[發明專利]一種自修復抗氧化的碳化硅澆注料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710653533.3
• 申請日: 2017-08-02
• 公開（公告）號: CN107353023B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 顧華志;陳定;黃奧;張美杰
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

本發明涉及一種自修復抗氧化的碳化硅澆注料及其制備方法。其技術方案是：以75~95wt%的碳化硅、1~8wt%的炭黑、0.1~8wt%的單質硅粉、0.5~6wt%的硅微粉和0.1~4wt%的單質鋯為原料，再加入所述原料0.1~0.3wt%的減水劑，混合均勻，即得到預混料；然后向所述預混料中加入所述原料5~15wt%的硅溶膠，攪拌均勻，制得自修復抗氧化的碳化硅澆注料。本發明制備的自修復抗氧化的碳化硅澆注料具有中高溫力學性能優異、熱導率高、抗氧化能力強、熱震穩定性能好、使用壽命長和節能環保的特點。

技術領域

本發明屬于澆注料技術領域。具體涉及一種自修復抗氧化的碳化硅澆注料及其制備方法。

背景技術

SiC具有高熔點、高硬度、高熱導率以及良好的抗渣侵蝕性能，被廣泛用于鋼鐵冶煉、有色冶金、垃圾焚燒和陶瓷工業等領域。然而，SiC材料致命的弱點是高溫下容易氧化，SiC氧化后在表面形成SiO₂氧化膜，SiO₂氧化膜與SiC基體膨脹系數差距較大，在冷熱循環過程中會產生裂紋，且過多的SiO₂對SiC材料的高溫性能不利。研究人員在SiC表面制備B₂O₃涂層以提高SiC抗氧化性，高溫條件下，熔融后的B₂O₃流動性好，能填充氣孔，阻止O₂擴散，雖提高抗氧化性，但當溫度高于1100℃后，B₂O₃揮發嚴重，不能起到抗氧化的作用。“一種高溫垃圾焚燒爐用澆注料及其制備方法”（CN201510721132.8）專利技術，在SiC澆注料中引入硝酸鐵，經過還原得到Fe，以Fe作為抗氧化劑，雖提高垃圾焚燒爐用SiC澆注料的抗氧化性，但Fe的引入增加了耐火材料雜質，增加了高溫下的液相量，降低了液相粘度，對材料的高溫性能不利?！耙环N垃圾焚燒爐用碳化硅磚及其制備方法”（CN201110235574.3）專利技術，添加硅粉和鋁粉作為抗氧化劑，然而添加的硅粉和鋁粉雖能夠減緩SiC的氧化，但氧化后的產物仍然與SiC基體膨脹系數不一致，會造成材料開裂。

發明內容

本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種自修復抗氧化的碳化硅澆注料的制備方法，用該方法制備的自修復抗氧化的碳化硅澆注料的中高溫力學性能優異、抗氧化能力強、熱震穩定性能好和使用壽命長。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：以75~95wt%的碳化硅、1~8wt%的炭黑、0.1~8wt%的單質硅粉、0.5~6wt%的硅微粉和0.1~4wt%的單質鋯為原料，再加入所述原料0.1~0.3wt%的減水劑，混合均勻，即得到預混料；然后向所述預混料中加入所述原料5~15wt%的硅溶膠，攪拌均勻，制得自修復抗氧化的碳化硅澆注料。

所述碳化硅的SiC含量≥98wt%；所述碳化硅的顆粒級配是：

粒徑小于5mm且大于等于3mm占碳化硅10~15wt%；

粒徑小于3mm大于等于1mm占碳化硅30~35wt%；

粒徑小于1mm且大于等于0.088mm占碳化硅20~25wt%；

粒徑小于0.088mm且大于等于0.044mm占碳化硅10~15wt%；

粒徑小于0.044mm占碳化硅10~15wt%。

所述炭黑的C含量≥99wt%，所述炭黑的粒徑≤38μm。

所述單質硅粉的Si含量≥97wt%，所述單質硅粉的粒徑≤38μm。

所述硅微粉的SiO₂含量≥92wt%，所述硅微粉的粒徑≤0.6μm。

所述硅溶膠的SiO₂含量為25%~30wt%，所述硅溶膠的pH值為9~11。