[發明專利]一種高抗熱震碳化硅復合陶瓷換熱器管及其制備方法有效
| 申請號: | 201610035179.3 | 申請日: | 2016-01-19 |
| 公開(公告)號: | CN105712727B | 公開(公告)日: | 2018-07-17 |
| 發明(設計)人: | 張玉軍;李兆敏;李文杰;劉歡;翟彥霞;狄聚澤 | 申請(專利權)人: | 山東寶納新材料有限公司 |
| 主分類號: | C04B35/80 | 分類號: | C04B35/80;C04B35/573;C04B38/00 |
| 代理公司: | 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219 | 代理人: | 張宏松 |
| 地址: | 271114*** | 國省代碼: | 山東;37 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 陶瓷換熱器 短切碳纖維 碳化硅復合 碳化硅泥料 復合陶瓷 微裂紋 制備 成型 高抗熱震性 擠出成型機 碳化硅微粉 粘合劑 壁厚均勻 反應燒結 換熱器管 去離子水 石墨 熱沖擊 熱彈性 熱導率 潤滑劑 應變能 原料組 炭黑 注漿 澆筑 松弛 消耗 引入 統一 | ||
1.一種高抗熱震碳化硅復合陶瓷換熱器管,采用碳化硅泥料為原料制得,所述的碳化硅泥料原料組分及其重量百分比組成如下:碳化硅微粉50%~70%、短切碳纖維10%~20%、炭黑2%~9%、石墨3%~10%、粘合劑2%~9%,潤滑劑0.5%~2%,去離子水8%~20%,各組分重量百分比之和為100%;
所述的粘合劑為聚乙烯醇、聚乙二醇或甲基纖維素中的一種或兩種以上的混合物,所述的潤滑劑為甘油、油酸或植物油中的一種或兩種以上的混合物;
所述的短切碳纖維直徑為6~20μm,平均長度為3~10mm;碳化硅微粉的粒徑為1-10微米,炭黑、石墨的粒徑為1-100納米;
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,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;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。
2.根據權利要求1所述的高抗熱震碳化硅復合陶瓷換熱器管,其特征在于,所述的碳化硅泥料原料組分及其重量百分比組成如下:碳化硅微粉55%~65%、短切 碳纖維12%~18%、炭黑3%~8%、石墨4%~9%、粘合劑3%~8%,潤滑劑0.5%~2%,去離子水8%~20%。
3.權利要求1所述的高抗熱震碳化硅復合陶瓷換熱器管的制備方法,其特征在于,步驟如下:
(1)短切碳纖維預處理: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,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;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,即得處理后短切碳纖維;
(2)混料:按配比取原料混合均勻,得混合泥料;
(3)煉泥:將混合泥料于真空條件下煉制1-4h,煉制溫度為10-60℃,真空度為0.06-0.1MPa,得煉制后的泥料;
(4)陳化:將煉制后的泥料于無氧條件下密封陳化2-7天;
(5)擠出:將陳化后的泥料裝入擠出機中真空擠出成型,得換熱器管生坯;
(6)干燥:將換熱器管生坯干燥后置于真空反應燒結爐中進行燒結,下面鋪金屬硅粒,硅粒的用量為坯體質量的0.5-1.5倍,升溫至1530-1760℃保溫30-180min,燒結過程中通入氬氣作為保護氣體,冷卻至室溫,即得高抗熱震碳化硅復合陶瓷換熱器管。
4.根據權利要求3所述的高抗熱震碳化硅復合陶瓷換熱器管的制備方法,其特征在于,步驟(2)中,所述的混料分為干混和濕混,碳化硅微粉、處理后短切碳纖維、炭黑、石墨、粘合劑先干混1-5h;然后將潤滑劑、去離子水分批加入混料機中繼續濕混6-12h。
5.根據權利要求3所述的高抗熱震碳化硅復合陶瓷換熱器管的制備方法,其特征在于,步驟(3),煉制時間為1.5-3.5h,煉制溫度為15-55℃,真空度為0.08-0.09MPa;步驟(4),陳化時間為3-6天;步驟(5)中,擠出壓力為8-24MPa,真空度為0.06-0.1MPa。
6.根據權利要求3所述的高抗熱震碳化硅復合陶瓷換熱器管的制備方法,其特征在于,步驟(6)中,所述的干燥為微波干燥,干燥溫度為50-90℃,干燥時間為2-6小時,微波頻率300-1500MHz;金屬硅粒的用量為換熱器管生坯質量的0.6-1.2倍;燒結溫度為1580-1730℃,保溫時間60-120min,升溫速率2-40℃/min。
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