[發(fā)明專利]一種高耐熱震性碳/碳化硅歸集口及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610035023.5
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105732054B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李兆敏;張玉軍;李文杰;劉歡;翟彥霞;狄聚澤
• 申請（專利權(quán)）人: 山東寶納新材料有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/565
• 代理公司: 濟南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 張宏松

本發(fā)明涉及一種高耐熱震性碳/碳化硅歸集口，該歸集口采用碳/碳化硅泥料為原料制得，碳/碳化硅泥料采用短切碳纖維、碳化硅微粉為制備原料，配以氮化硼、氮化鋁、炭黑、石墨、粘合劑、有機溶劑進行混料、煉制、溫壓成型、排膠、燒結(jié)，制得的碳/碳化硅歸集口生產(chǎn)效率高、成本低，價格低廉，制得的歸集口壁厚均勻，密度、硬度、強度、熱導率等性能均勻統(tǒng)一。經(jīng)反應燒結(jié)后的復合陶瓷由于短切碳纖維的存在，為復合陶瓷基體引入了一定量的微裂紋和氣孔，這些微裂紋的存在分散和消耗了材料受到熱沖擊時的熱彈性應變能，而氣孔的存在有利于應力的松弛，大大提高了歸集口的抗熱震性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高耐熱震性碳/碳化硅歸集口及其制備方法，屬于陶瓷制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

歸集口是換熱器密封的核心部件，其密封性的高低決定著換熱器整體密封性的高低，其耐腐蝕性決定著換熱器耐腐蝕性，其耐高溫性影響著換熱器的耐高溫性能。

陶瓷以高硬度、高強度、耐高溫、耐腐蝕及良好的化學穩(wěn)定性等優(yōu)點而備受人們青睞，尤其是在高溫工程領(lǐng)域有著廣泛的應用，如高溫窯具、發(fā)動機渦輪片、高溫軸承、燃氣噴管、高溫過濾器、陶瓷隔熱瓦、陶瓷換熱器等，陶瓷材料主要是由離子鍵、共價鍵，或者他們的混合鍵組成。陶瓷材料再生產(chǎn)和使用過程中都要受到一定溫度變化的影響，只是溫度驟變的程度各不相同，材料承受溫度驟變而不致破壞的能力稱之為抗熱震性或抗熱沖擊性。陶瓷材料最明顯的弱點是脆性大，也即抗熱震性差，而且導熱性能差、彈性模量大，容易導致材料的失效或破壞。

目前，換熱器歸集口的材質(zhì)常為碳質(zhì)和陶瓷材料等。碳質(zhì)密封性好、耐腐蝕性好但熱導率低、強度低、抗氧化性能差，這使得碳質(zhì)材料歸集口換熱效率低，易損壞，而且不能在高溫氧化氣氛下使用，一般在低溫環(huán)境獲保護氣氛下的高溫環(huán)境應用。陶瓷歸集口具有高溫強度高，抗氧化、壽命長等優(yōu)點，因而廣泛用于冶金、石化、食品、制藥等行業(yè)。目前產(chǎn)用制作陶瓷歸集口的陶瓷材料主要有堇青石、莫來石、高鋁石、焦寶石、碳化硅等，由于堇青石、莫來石、高鋁石、焦寶石等材料制備的換熱管熱導率低、耐腐蝕性能差，而碳化硅陶瓷具有熱導率高、耐高溫、耐腐蝕、熱膨脹系數(shù)低等優(yōu)點，但其在急冷急熱工況下使用時易開裂，導致耐熱震性差，使得陶瓷材料的歸集口使用壽命大大降低。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種高耐熱震性碳/碳化硅歸集口及其制備方法，該方法具有具有制備工藝簡單、生產(chǎn)效率高、成本低，生產(chǎn)的產(chǎn)品具有熱導率高、耐腐蝕、耐高溫、抗熱震性好、熱膨脹系數(shù)低的特性，可廣泛用于冶金、電力、化工等強腐蝕性液體的換熱領(lǐng)域。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種高耐熱震性碳/碳化硅歸集口，該歸集口采用碳/碳化硅泥料為原料制得，碳/碳化硅泥料的原料組成及重量百分比如下：碳化硅微粉50％～80％、氮化硼1％～5％、氮化鋁2％～6％、炭黑1％～5％、短切碳纖維3％～9％、石墨3％～10％、粘合劑2％～9％，有機溶劑8％～20％；各組分重量百分比之和為100％。

本發(fā)明優(yōu)選的，所述的粘合劑為聚乙烯醇、酚醛樹脂、甲基纖維素中的一種或兩種以上的混合物。

本發(fā)明優(yōu)選的，所述的粘合劑為酚醛樹脂和/或甲基纖維素。

本發(fā)明優(yōu)選的，所述的有機溶劑為乙醇、正己烷、四氫呋喃中的一種或兩種以上的混合物。

本發(fā)明優(yōu)選的，所述的有機溶劑為乙醇和/或四氫呋喃。

本發(fā)明優(yōu)選的，所述的短切碳纖維直徑為6～20μm，平均長度為3～10mm。

本發(fā)明優(yōu)選的，所述的短切碳纖維按如下處理方法得到，將短切碳纖維于1200～1800℃的氬氣氣氛中進行熱處理，以去除表面金屬離子及雜質(zhì)，然后用丙酮在超聲波中清洗至表面無膠，清洗完后在烘箱中烘至丙酮完全揮發(fā)；然后處理后的短切碳纖維于分散劑溶液中浸泡10～25小時后，用蒸餾水清洗凈后烘干，即得。