[發明專利]一種晶須自結合SiC耐火材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811609498.6
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109437947A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 張海軍;王慧芳;張少偉;畢玉保;李賽賽
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: C04B35/80
• 分類號: C04B35/80;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

本發明涉及一種晶須自結合SiC耐火材料及其制備方法。其技術方案是：將催化劑和水混合，磁力攪拌，得到催化劑溶液；將保護劑和水混合，攪拌，得到保護劑溶液；將催化劑溶液和保護劑溶液混合，磁力攪拌，得到含保護劑的催化劑溶液；將膨脹石墨和硅粉混合，球磨，得到復合粉體；將復合粉體浸漬于含保護劑的催化劑溶液中，干燥后得到浸漬有催化劑的復合粉體；將浸漬有催化劑的復合粉體和碳化硅顆粒混合，混碾，困料，壓制成型，制得坯體；將坯體在氬氣氛和1200～1400℃條件下熱處理2～4h，制得晶須自結合SiC耐火材料。本發明生產成本低、反應溫度低和環境友好；所制制品的力學性能、抗渣侵蝕性能和抗氧化性能優異。

技術領域

本發明涉及一種SiC耐火材料技術領域。尤其涉及一種晶須自結合SiC耐火材料及其制備方法。

背景技術

自結合SiC是以β-SiC為結合相的碳化硅材料，具有導熱性能好、熱穩定性高、高溫下長時間使用不變形、不軟化和不產生疏松膨脹等優點，作為隔焰板使用在高溫窯爐上，能顯著提高爐膛溫度，節約能源、增加產量和提高經濟效益。同時還具有較好的耐磨性和抗腐蝕性能，廣泛應用于高溫結構部件，如高爐風口、陶瓷杯、有色冶煉窯爐和垃圾焚燒爐等。如在日本的大型高爐內襯(李紅霞.耐火材料手冊[M].北京：冶金工業出版社,2007:473-486.)，寶鋼2^#高爐和首鋼京唐5500m³超大型高爐上的風口組合磚，中鋼集團洛陽耐火材料研究院研制的非風口區域爐襯部位(李付,呂春江,李杰,等.高爐用新型自結合碳化硅磚性能研究[J].耐火材料,2011,45(5):364-366.)及中鋁連城等公司的鋁電解槽上(黃志明,黃志林,周東方,等.鋁電解槽用自結合碳化硅側襯材料的性能[J].輕金屬,2011,(11):37-39.)均使用了自結合SiC材料。

現有技術的使用顯示，自結合SiC耐火材料普遍存在著骨料與骨料之間、骨料與基質之間結合強度差，顆粒搭配不合理及制備溫度高等問題，提高了自結合SiC材料的生產成本，且服役壽命也不夠理想。

發明內容

本發明旨在克服現有自結合SiC耐火材料的不足，目的在于提供一種生產成本低、反應溫度低和環境友好的晶須自結合SiC耐火材料的制備方法；所制備的晶須自結合SiC耐火材料的結合相為晶須，力學性能、抗渣侵蝕性能和抗氧化性能優異。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

步驟一、按催化劑∶水的質量比為(10～50)∶100，將所述催化劑和水混合，磁力攪拌30～60min，得到催化劑溶液。

步驟二、按保護劑∶水的質量比為(20～100)∶100，將所述保護劑和水混合，于70℃條件下磁力攪拌90～150min，得到保護劑溶液。

步驟三、按所述催化劑溶液∶所述保護劑溶液的質量比為(1～50)∶100，將所述催化劑溶液和所述保護劑溶液混合，磁力攪拌30～60min，得到含保護劑的催化劑溶液。

步驟四、按膨脹石墨∶硅粉的質量比為(30～50)∶100，將所述膨脹石墨和所述硅粉混合，球磨3～6h，得到復合粉體。

步驟五、按所述含保護劑的催化劑溶液∶所述復合粉體的質量比為(10～50)∶100，將所述復合粉體浸漬于所述含保護劑的催化劑溶液中，浸漬時間為12～48h，取出干燥，得到浸漬有催化劑的復合粉體。

步驟六、按所述浸漬有催化劑的復合粉體∶碳化硅顆粒的質量比為(5～40)∶100，將所述浸漬有催化劑的復合粉體與碳化硅顆粒混合，混碾20～60分鐘，困料12～48小時，在100～500MPa條件下壓制成型，制得坯體。

步驟七、將所述坯體置于高溫氣氛爐中，在氬氣氛和1200～1400℃條件下熱處理2～4h，制得晶須自結合SiC耐火材料。

所述催化劑為硝酸鐵、硝酸鈷和硝酸鎳中的一種。