[發明專利]氮化硅結合碳化硅陶瓷升液管的涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201610883429.9
• 申請日: 2016-10-10
• 公開（公告）號: CN106631171B
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 李秋南;劉凱;王惠民;趙光華;趙紅飛;黃濤;崔超陽;陽白梅;趙濤
• 申請（專利權）人: 漢江弘源襄陽碳化硅特種陶瓷有限責任公司
• 主分類號: C04B41/89
• 分類號: C04B41/89
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 陸毅

本發明提供一種氮化硅結合碳化硅陶瓷升液管的涂層及其制備方法，在升液管內壁及外壁涂覆抗氧化層，并且在內壁的抗氧化層上涂覆防粘鋁層，抗氧化層包括碳化硅微粉、氧化硼、釔穩定氧化鋯、高鋁水泥、六偏磷酸鈉、硅溶膠和磷酸二氫鋁；防粘鋁層包括氮化硼、滑石粉、三聚磷酸鋁、硅溶膠和磷酸二氫鋁。本發明的涂層涂層材料成本低，制備時采用低溫成型的方法，而無需高溫燒結，大大降低了而工藝難度和生產成本；涂層的設置在保證氮化硅結合碳化硅陶瓷升液管其優秀的抗熱震性的同時，具有良好的抗氧化及防粘鋁效果，延長了其使用壽命，并且延長了清理一次粘附在內壁上的鋁的周期，降低了使用成本。

技術領域

本發明屬于耐火材料技術領域，具體為一種氮化硅結合碳化硅陶瓷升液管的涂層及其制備方法。

背景技術

升液管是鋁合金的壓鑄機上的關鍵部件之一，用于將液態的金屬自下而上的導入鑄型管道，起到導流和補縮的作用。升液管工作時，下端置于密閉的保溫爐中，上端連接低壓鑄造機模具腔，熔融的金屬鋁液通過壓力作用上升到模具腔內，完成周期性的鑄造。因此，要求升液管具有良好的耐高溫、抗熱震及耐鋁液腐蝕性。

現有技術的升液管的材質有鑄鐵、鈦酸鋁陶瓷或者氮化硅結合碳化硅陶瓷材料。鑄鐵升液管在使用時，容易與鋁液發生反應，污染鋁液，影響產品的質量，且使用壽命短，僅為30天左右。鈦酸鋁陶瓷升液管解決了鑄鐵升液管使用時與鋁液發生反應，容易污染鋁液的問題，但是，在制作時，其燒結溫度難以控制，影響了升液管的抗熱震性能，其使用壽命也僅為20天左右。

氮化硅結合碳化硅陶瓷升液管，具有良好的抗熱震性和耐鋁液腐蝕性，進一步提高了其使用壽命。但是，為了保證升液管的抗熱震性，需要保證氮化硅結合碳化硅陶瓷的氣孔率在10％以上，以緩解材升液管材料使用時溫度變化產生的熱應力。而升液管的工作溫度一般在700～900℃左右，在此溫度下，大量氣孔，尤其是開口氣孔的存在，會導致氮化硅結合碳化硅陶瓷升液管發生氧化反應，并生成SiO₂相。SiO₂相會和鋁液或者熔渣發生反應，氮化硅結合碳化硅陶瓷升液管原本良好的抗鋁液侵蝕的能力遭到破壞，使用過程中出現掛渣、結瘤甚至堵塞內管等現象，其使用性能下降，其使用壽命降低，一般在一個月左右，且平均一周要清理一次粘附在內壁上的鋁，增加了人力成本，也增加了生產成本。

為了氮化硅結合碳化硅陶瓷升液管的上述問題，現有技術采用制造具有芯層和外層的復合結構的氮化硅結合碳化硅陶瓷升液管的方法，升液管外層的顆粒細度大，氣孔率在15％左右，以保證升液管具有良好的抗熱震性，升液管芯層的顆粒細小，氣孔率在3％以下，以保證升液管的抗氧化性和耐鋁液腐蝕能力。但是，這種方法需要在芯層添加價格昂貴的稀土金屬，而且，需要在1700～1800℃下高溫燒結，材料昂貴，工藝復雜，導致這種升液管價格昂貴，售價達到每噸幾十萬元。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氮化硅結合碳化硅陶瓷升液管的涂層及其制備方法，在氮化硅結合碳化硅陶瓷升液管的內壁依次制作抗氧化層和防粘鋁層，外壁涂覆抗氧化層，在保證氮化硅結合碳化硅陶瓷升液管具有優異的抗熱震性的同時，具有良好的抗氧化性和防粘鋁性能，延長氮化硅結合碳化硅陶瓷升液管的使用壽命，且價格便宜，工藝難度小。

本發明為實現上述目的，采用以下的技術方案。

一種氮化硅結合碳化硅陶瓷升液管的涂層，涂層包括涂覆于氮化硅結合碳化硅陶瓷升液管內壁和外壁的抗氧化層，以及涂覆于氮化硅結合碳化硅陶瓷升液管的內壁的抗氧化層上的防粘鋁層。

抗氧化層用于保護氮化硅結合碳化硅升液管不發生氧化反應，從而保證氮化硅結合碳化硅陶瓷升液管的使用性能。抗氧化層包括用作抗氧化骨料的碳化硅微粉、氧化硼和釔穩定氧化鋯，以及作為粘結劑的高鋁水泥、硅溶膠和磷酸二氫鋁，作為分散劑的六偏磷酸鈉。

作為抗氧化骨料的碳化硅微粉細度小，可以形成致密的抗氧化保護層，而釔穩定氧化鋯具有優秀的抗熱震性能及抗氧化性，氧化硼在工作狀態下形成玻璃相，堵塞氣孔，阻斷氧氣侵蝕通道，進一步提高抗氧化性能。