[發明專利]塞隆結合碳化硅陶瓷的制備法

有效

• 申請號: 201810130333.4
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN108178634B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 楊新領
• 申請（專利權）人: 陜西科谷新材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/622;C04B35/634;C04B35/638
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司 33212
• 代理人: 金祺

本發明公開了一種塞隆結合碳化硅陶瓷的制備法，包括配料、球磨混合、料漿陳腐、石膏模注漿成型、素坯烘干、高溫燒結；所述配料為：由以下重量含量的成分組成基礎料：粒度為60～150μm的粗碳化硅顆粒30～41.5wt％、粒度為1～50μm細碳化硅顆粒30～41.5wt％、15～30wt％的金屬硅，2～5wt％的氧化鋁，0～1wt％氧化鐵，0～1.6wt％稀土氧化物。本發明采用注漿成型工藝可以簡化生產工藝流程，降低生產成本，制備出的制品高溫下抗氧化性好，機械強度高，抗熱震性好，耐磨耐腐蝕。

技術領域

本發明涉及一種塞隆結合碳化硅陶瓷的制備方法，該陶瓷主要含有α-SiC和β-SiAlON(塞隆)相。

背景技術

碳化硅由于其極佳的熱導率，耐化學腐蝕性好，耐磨性好，高溫抗氧化性好，作為高端耐火材料廣泛應用于窯爐，熔爐，環保節能設備改造，高端換熱器等領域。

目前市場上主要的碳化硅制品有氮化硅結合碳化硅，重結晶燒結碳化硅，反應燒結碳化硅，無壓燒結碳化硅陶瓷。氮化硅結合碳化硅制品體積密度較低，一般存在12％以上的氣孔率，嚴重影響到高溫機械強度和高溫抗氧化性；重結晶碳化硅制品采用粗細碳化硅顆粒注漿成型，在2400℃保護氣氛下燒結而成，可以耐1650℃以上的高溫，但是體積密度較低一般為2.70g/cm³，存在15％左右的氣孔率，高溫機械強度低，抗氧化性差，而且生產成本高；反應燒結碳化硅陶瓷制品，體積密度高，機械強度高，但是存在15％左右的金屬硅，使用溫度低于1350℃，同時金屬硅的存在，限制其在氧化、強酸、強堿腐蝕領域的應用。無壓燒結碳化硅，燒結溫度在2100-2200℃之間，燒結溫度較高，對燒結設備要求嚴格，生產成本較高，高溫下制品有16-17％的線性收縮，因此收縮變形不好控制，大件制品的變形比較嚴重，出現開裂的概率也增大。

專利CN201210287828.0一種輕質高強氮化硅結合碳化硅耐火材料及其制備方法，該材料主要以碳化硅和硅粉為原料制成，碳化硅與硅粉的重量比為65～85：15～30；其中，碳化硅粒徑D50＝0.1μm～150μm，硅粉粒徑D50＝0.1μm～1μm；將全部原料混合后進行球磨，球磨時間為8～12小時，球磨后烘干，加原料重的8～12％的PVA造粒，過40～80目篩，室溫放置24小時以上，干壓成型，成型壓力為40～80MPa，排膠，氮化燒結。該方法制備的氮化硅結合碳化硅制品中含有12％以上的氣孔，同時含有游離的SiO₂相，影響其在高溫下的機械強度，制備的制品壁厚和體積較大，降低了材料的抗熱震性，影響了窯爐的裝載率，增加了能源的消耗。

專利CN2009100222627一種生產塞隆/氮化硅復相結合碳化硅制品的方法。碳化硅做主原料，配有硅粉、金屬鋁粉、二氧化硅微粉、氧化鋁微粉、鋁酸鹽水泥、外加劑，其質量分數分別為60％～80％、5％～16％、0～5％、0.5％～6％、1％～5％、2％～8％、0.01％～0.06％；采用澆注成型的方法生產異形件，在氮化條件下燒結制備復相結合碳化硅耐火材料制品，該方法制備的制品主要含有氮氧化硅、α-Si₃N₄、β-Si₃N₄和玻璃相，其中氮氧化硅和玻璃相，嚴重影響制品的耐高溫、抗熱震和抗氧化性，限制了其在高溫窯爐領域的應用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種塞隆(SiAlON)結合碳化硅(SiC)陶瓷的制備法。

為了解決上述技術問題，本發明提供一種塞隆結合碳化硅陶瓷的制備法(注漿成型塞隆結合碳化硅陶瓷的方法)，包括配料、球磨混合、料漿陳腐、石膏模注漿成型、素坯烘干、高溫燒結；

所述配料為：

由以下重量含量的成分組成基礎料：粒度為60～150μm的粗碳化硅顆粒30～41.5wt％、粒度為1～50μm細碳化硅顆粒30～41.5wt％、15～30wt％的金屬硅，2～5wt％的氧化鋁，0～1wt％氧化鐵，0～1.6wt％稀土氧化物；