[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

本發明涉及一種高抗熱震碳化硅復合陶瓷換熱器管及其制備方法，采用碳化硅泥料為原料制得，碳化硅泥料原料組分為：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％，通過擠出成型機成型代替注漿澆筑成型，效率明顯提高，適合連續生產，制得的換熱器管壁厚均勻，密度、硬度、強度、熱導率等性能均勻統一，經反應燒結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，大大提高了陶瓷換熱器管的高抗熱震性。

技術領域

本發明涉及一種高抗熱震碳化硅復合陶瓷換熱器管及其制備方法，屬于陶瓷制備技術領域。

背景技術

換熱器管是換熱器的核心部件，其熱導率的高低決定著換熱器換熱效率的高低，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，其抗熱震性能的好壞將直接影響著換熱器的使用壽命。

陶瓷以高硬度、高強度、耐高溫、耐腐蝕及良好的化學穩定性等優點而備受人們青睞，尤其是在高溫工程領域有著廣泛的應用，如高溫窯具、發動機渦輪片、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，換熱器管的材質為不銹鋼、碳質和陶瓷材料等。不銹鋼材質換熱管使用溫度低于 800℃，耐酸堿腐蝕性差；石墨耐腐蝕性好但熱導率低、強度低、抗氧化性能差，這使得碳質材料換熱管換熱效率低，易損壞，而且不能在高溫氧化氣氛下使用，一般在低溫環境獲保護氣氛下的高溫環境應用。陶瓷換熱管具有高溫強度高，抗氧化、抗熱震性能好、壽命長等優點，因而廣泛用于冶金、石化、食品、制藥等行業。目前產用制作陶瓷換熱管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器管抗熱震性能差、耐腐蝕性能差的問題。

因此，研究一種兼具抗熱震性及耐腐蝕性的換熱器管是目前陶瓷換熱器管需要解決的一個技術難題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種高抗熱震碳化硅復合陶瓷換熱器管，該方法具有具有制備工藝簡單、生產效率高、成本低，生產的產品具有熱導率高、耐腐蝕、耐高溫、抗熱震性好、熱膨脹系數低的特性，可廣泛用于冶金、電力、化工等強腐蝕性液體的換熱領域。

本發明的技術方案為：

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％。

本發明優選的，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。

本發明優選的，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。

本發明優選的，所述的潤滑劑為甘油和/或油酸。

本發明優選的，所述的植物油為花生油。花生油為現有技術，市售產品。

本發明優選的，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％、短期碳纖維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％。

本發明優選的，所述的短切碳纖維直徑為6～20μm，平均長度為3～10mm。