[發明專利]一種氮化硅結合碳化硅窯具材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810578403.2
• 申請日: 2018-06-07
• 公開（公告）號: CN108610068B
• 公開（公告）日: 2021-05-21
• 發明（設計）人: 劉源;徐晗;王長春;劉豪;徐恩霞;陳花朵
• 申請（專利權）人: 河南北星精工技術有限公司;鄭州大學
• 主分類號: C04B35/66
• 分類號: C04B35/66;C04B35/565;C04B35/622;C04B35/632;C04B35/634;C04B35/636;C04B35/64
• 代理公司: 焦作市科彤知識產權代理事務所(普通合伙) 41133
• 代理人: 楊東

本發明涉及一種氮化硅結合碳化硅窯具材料，針對注漿成型工藝對材料可塑性的要求，將硅粉鈍化，并通過調節水的pH和選取適當的粘結劑和表面活性劑，使制備的陶瓷料漿具有合適的流動性和粘度，其中的Si?SiC含量固含量高，經注漿成型后，經干燥和氮化燒結后得到強度高、抗熱震穩定性好和抗蠕變性能優異的的氮化硅結合碳化硅窯具材料。本發明的氮化硅結合碳化硅窯具材料的制備方法，根據原料中的鈍化硅粉和碳化硅的含量以及氮化硅生成機制，制定燒結制度，使氮化成分，燒結完全，得到的材料強度等各項高溫性能優異。

技術領域

本發明屬于高溫窯具材料技術領域，具體涉及一種氮化硅結合碳化硅窯具材料及其制備方法。

背景技術

氮化硅結合碳化硅材料使用溫度高、強度高、抗高溫蠕變性好，是一種性能優異的陶瓷窯具材料，被用于陶瓷窯爐中的關鍵部位。由于陶瓷窯具規格較多，形狀復雜，除棚板等少量品種可以機壓成型外，其他制品多采用濕法成型，如注漿成型、擠出成型等。而制備氮化硅結合碳化硅材料的原料多采用單質硅和碳化硅，兩種原料可塑性差，通常給濕法成型造成很多困難。

發明內容

基于以上問題，本發明的其一目的是改善單質硅和碳化硅的可塑性，提供一種氮化硅結合碳化硅窯具材料，所述窯具材料可制備得到流動性好、可塑性好的陶瓷料漿。

其二目的是提供上述氮化硅結合碳化硅窯具材料的制備方法。

本發明的技術方案為：

本發明提供一種氮化硅結合碳化硅窯具材料，原料包括主料、添加劑和水，其中，所述主料的組成按照重量百分比包括鈍化硅粉15-20％和碳化硅80-85％，總量計為100％；

添加劑包括助燒結劑、粘結劑和表面活性劑；其中所述助燒結劑用量為所述主料的1-5％，所述粘結劑為所述主料的0.01-0.1％，所述表面活性劑為所述主料的1-5％，水的用量以重量百分比計為所述主料的15-20％，

所述鈍化硅粉經弱氧化性溶液浸泡得到。

根據本發明的氮化硅結合碳化硅窯具材料，所述鈍化硅粉中Si含量≥99wt％，所述碳化硅中SiC含量≥97wt％。

根據本發明的氮化硅結合碳化硅窯具材料，水為pH值為8-9的堿性水。實驗結果顯示，使用pH為8-9的堿性水進行陶瓷料漿制備時，得到的所述陶瓷料漿的zeta電位值為-45～-38mV，漿料流動性適宜。優選的，水的pH值為8.4-8.6時，其流動性最好，可塑性優異。

根據本發明的氮化硅結合碳化硅窯具材料，所述弱氧化性溶液由雙氧水或高錳酸鉀配制而成，得到的雙氧水溶液的質量濃度為1-3％，高錳酸鉀溶液的質量濃度為0.1-0.5％。其中，雙氧水配制的弱氧化性溶液進行硅粉鈍化處理的效果最好，pH值和弱氧化性能穩定，鈍化效果最好。

根據本發明的氮化硅結合碳化硅窯具材料，所述助燒結劑為氧化釔、氧化鑭、氧化銫、氧化鋁中的一種或幾種，粒度≤5μm。其中氧化釔中Y₂O₃含量≥99.9wt％；氧化鑭中La₂O₃含量≥99.9wt％；氧化銫中CeO₂含量≥99.9wt％；氧化鋁中Al₂O₃含量≥99.9wt％。

根據本發明的氮化硅結合碳化硅窯具材料，所述堿性水為添加氨水、氫氧化鈉、有機堿中的至少一種配制而成。

根據本發明的氮化硅結合碳化硅窯具材料，水為去離子水。選用去離子水進行陶瓷料漿混合制備，可以極大程度減小水中包含的雜質離子對碳化硅表面電荷分布的影響，得到的陶瓷料漿流動性相比使用一般的不經處理的自來水流動性顯著改善。