[發明專利]碳化硅功能性膜材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610173092.2
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN105837231B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 宋道偉
• 申請（專利權）人: 山東奧昱翔碳化硅科技有限公司
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B41/87
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司37212
• 代理人: 耿霞

技術領域

本發明涉及一種膜材料，具體涉及一種碳化硅功能性膜材料及其制備方法。

背景技術

碳化硅功能性膜材料主要應用于氮化硅結合碳化硅產品高溫燒制過程中(1350度至1450度)，在硅碳棒上涂一層碳化硅功能性膜材料用來保護表面，主要是防止硅碳棒氧化，原硅碳棒在高溫工作過程中，在沒有涂上碳化硅功能性膜材料時只能使用3-4爐次(每爐次在80小時左右)，涂上碳化硅功能性膜材料后，能夠使硅碳棒的使用壽命延長50％以上(7-8爐次)。

現有硅碳棒，在沒有涂上碳化硅功能性膜材料時只能使用3-4爐次(每爐次在80小時左右)，硅碳棒的使用壽命短。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種碳化硅功能性膜材料，具有節約能源、提高工作效率和延長硅碳棒使用壽命的功能。

本發明所述的碳化硅功能性膜材料，原料包括硅溶膠、氧化鋁、氧化鈣、氧化硅、氧化鈉、氮化硅和水。

本發明所述的碳化硅功能性膜材料，優選由如下質量分數的原料制成：

硅溶膠3％-6％、氧化鋁2％-4％、氧化鈣4％-7％、氧化硅7％-9％、氧化鈉17％-19％、氮化硅45％-55％和水8％-10％。

氧化鋁、氧化鈣、氧化硅、氧化鈉和氮化硅的粒度在5微米以下。

本發明所述的碳化硅功能性膜材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)球磨混料：將所有加入球磨機內，球磨；

(2)沉淀反應：將球磨好的原料在球磨機內靜置，形成液態碳化硅功能性膜材料；

(3)將液態碳化硅功能性膜材料涂在硅碳棒的表面、烘干：將液態碳化硅功能性膜材料均勻涂抹在硅碳棒的表面，晾干，放入烘干箱內烘干；

(4)煅燒：將已烘干的涂有碳化硅功能性膜材料的硅碳棒放入煅燒爐內進行煅燒，煅燒完成后，硅碳棒表面形成耐氮化的碳化硅功能性膜材料。

步驟(1)中所述的球磨時間為2-3小時。

步驟(2)中所述的靜置時間為3-4小時。

步驟(3)所述的烘干，烘干時間為2-3小時，烘干溫度為200-300℃。

步驟(4)所述的煅燒，煅燒時間為5-7小時，煅燒溫度800-1000℃。

作為一種優選的技術方案，所述的硅碳棒包括發熱體、冷端部和焊接部；

其中：發熱體由以下質量分數的原料制成：碳化硅97％-98.7％、結合劑1％-3％和氮化硼0.1％-0.3％；

冷端部由以下質量分數的原料制成：碳化硅30％-40％、結合劑3％-8％、石墨粉1％-5％、金屬硅8％-15％、煅燒石油焦30％-40％、果殼粉1％-6％和麥芽糊精1％-6％；

焊接部由以下質量分數的原料制成：樹脂8％-15％、硅粉10％-25％、碳化硅微粉50％-70％和石墨粉7％-13％。

綜上所述，本發明具有以下優點：

(1)本發明通過選擇合適的組分和含量，混合在一起后起到抗氮化作用。

(2)本發明所述的碳化硅功能性膜材料具有節約能源、提高工作效率和延長硅碳棒使用壽命的功能，碳化硅功能性膜材料是一種液體狀，使用時涂在硅碳棒表面上，該產品主要是針對生產氮化硅結合碳化硅制品，在生產過程中，硅碳棒的表面溫度在1450℃，待氮化硅結合碳化硅制品生產周期快要結束時(80小時為一個周期)，往爐內放氮氣，氮氣氮化(腐蝕)硅碳棒特別嚴重，硅碳棒表面如果不涂碳化硅功能性膜材料，只能使用3-4爐次，涂上碳化硅功能性膜材料能使用7-8爐次，效果比較明顯。以達到節約能源、提高工作效率(減少更換硅碳棒時間)和延長硅碳棒使用壽命的效果。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步說明。

實施例1

一種碳化硅功能性膜材料，由如下質量份數的原料制成：

硅溶膠6kg、氧化鋁4kg、氧化鈣7kg、氧化硅9kg、氧化鈉19kg、氮化硅45kg和水10kg。

所述的碳化硅功能性膜材料的生產工藝，包括以下步驟：

(1)球磨混料：將上述原料硅溶膠、氧化鋁、氧化鈣、氧化硅、氧化鈉、氮化硅、純凈水按比例加入球磨機內，球磨2小時；

(2)沉淀反應：將球磨好的原料在球磨機內靜置3小時，形成液態碳化硅功能性膜材料；

(3)將液態碳化硅功能性膜材料涂在硅碳棒的表面、烘干：將液態碳化硅功能性膜材料均勻涂抹在硅碳棒的表面，晾干，放入烘干箱，烘干時間2小時，烘干溫度200℃；