[發明專利]陶瓷傳熱元件氣孔填充劑、陶瓷傳熱元件氣孔的填充方法及陶瓷傳熱元件

有效

• 申請號: 202110494518.5
• 申請日: 2021-05-07
• 公開（公告）號: CN113105269B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 高曉紅;孫志欽;孟慶凱;李玖重;郜建松;牛鳳賓;周天宇;張婧帆;高躍成;段彥明;王恒博
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中石化煉化工程（集團）股份有限公司
• 主分類號: C09K5/00
• 分類號: C09K5/00;C04B41/87;F28F21/04
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 覃蛟

本發明公開了陶瓷傳熱元件氣孔填充劑、陶瓷傳熱元件氣孔的填充方法及陶瓷傳熱元件，本發明的陶瓷傳熱元件氣孔填充劑是一種浸滲填充劑，主要包括粘結劑、懸浮劑、分散劑和填料。其中粘結劑的作用是讓填充劑能與陶瓷本體牢固粘結在一起，懸浮劑的作用是防止固體填料因密度較大而發生沉降，分散劑的作用是防止填料凝聚結團，最終使填料均勻分散和粘結劑充分均勻混合，填料的作用是提高填充劑的熱導率，增強陶瓷本體的機械強度。采用該陶瓷傳熱元件氣孔填充劑可以完全填充陶瓷換熱元件的氣孔和裂紋缺陷，避免出現介質串混，并且可以提升陶瓷換熱元件的熱導率和結構強度。

技術領域

本發明涉及陶瓷技術領域，具體而言，涉及陶瓷傳熱元件氣孔填充劑、陶瓷傳熱元件氣孔的填充方法及陶瓷傳熱元件。

背景技術

石油化工行業加熱爐回收低溫煙氣余熱時，金屬材料制造空氣預熱器一般都會遇到露點腐蝕問題。為了防止低溫露點腐蝕，采用非金屬結構陶瓷材料來制作傳熱元件結構陶瓷屬于無機非金屬材料，其化學成分以酸性氧化物SiO₂為主，除氫氟酸和高溫磷酸外，耐所有無機酸的腐蝕，結構陶瓷材料，化學穩定性好、高硬度、耐高溫、耐磨損，適合作空氣預熱器傳熱元件。但是結構陶瓷換熱元件坯體經燒結成型后，通常存在大量開孔、閉孔和直通氣孔缺陷，特別是直通氣孔缺陷的存在，會使傳熱元件出現介質串混、泄露等問題，嚴重影響換熱器的應用。填充陶瓷氣孔和裂紋缺陷的材料主要有兩種：一種填充材料是陶瓷釉，即通過在陶瓷表面施釉來改善陶瓷表面的性能，減少陶瓷的直通氣孔。這種填充材料的缺點是：陶瓷釉的熱導率較低，施釉會造成陶瓷換熱器傳熱能力下降；陶瓷釉不能填充陶瓷傳熱元件內部氣孔，這是由于陶瓷傳熱元件燒結成型時，陶瓷內部氣孔壓力升高，釉料不能完全填充陶瓷的氣孔，造成燒結后陶瓷內部氣孔缺陷依然存在，由于氣體的熱導率遠低于固體，這會使陶瓷的熱導率進一步降低。第二種填充材料是填充劑和促燒劑，即直接在陶瓷原料中加入氣孔填充劑和促燒劑，彌補陶瓷顆粒之間的孔隙，并且通過促進燒結的方法，提高材料的燒成致密性，達到提高材料強度的目的。但氣孔填充劑和促燒劑不能完全避免陶瓷制品中的氣孔和裂紋等缺陷，難以制作不能滲透串混的陶瓷傳熱元件。

專利CN201710273347.7介紹了一種五氧化二釩結合碳化硅耐火材料。包括80-120份高純碳化硅粉、0.2-2份五氧化二釩粉和1-5份鋁硅合金粉。本發明還公開了此種五氧化二釩結合碳化硅耐火材料的制備方法。五氧化二釩作為氣孔填充劑和促燒劑，五氧化二釩在燒成中會彌補碳化硅顆粒之間的孔隙，而且在燒成中還可以起到促進燒結的效果，提高材料的燒成致密性，達到提高材料強度的目的。鋁硅合金粉為抗氧化劑，鋁硅合金在燒成過程中，會優先于碳化硅與有氧氣氛發生反應，同時形成了一層致密結構，從而提高抗氧化性和機械性能。該發明可以提高材料的燒成致密性和彌補碳化硅顆粒之間的孔隙，但不能保證可以完全避免碳化硅陶瓷制品中的氣孔缺陷，這對于陶瓷傳熱元件來說，并不能避免換熱介質的串混。

鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供陶瓷傳熱元件氣孔填充劑、陶瓷傳熱元件氣孔的填充方法及陶瓷傳熱元件。

本發明是這樣實現的：

本發明提供一種陶瓷傳熱元件氣孔填充劑，包括以下質量份的組分：粘結劑40-60份、懸浮劑5-12份、分散劑5-12份和填料16-50份。

本發明還提供一種上述陶瓷傳熱元件氣孔填充劑的制備方法，包括以下步驟：將粘結劑、懸浮劑、分散劑和填料混合，加熱攪拌直至形成均勻的混合溶液，制得陶瓷傳熱元件氣孔填充劑。

本發明還提供一種陶瓷傳熱元件氣孔的填充方法，包括：在真空條件下使陶瓷傳熱元件在陶瓷傳熱元件氣孔填充劑中進行真空浸滲，再將氣孔中填充有上述陶瓷傳熱元件氣孔填充劑的陶瓷傳熱元件進行升溫固化。

本發明還提供一種陶瓷傳熱元件，該陶瓷傳熱元件采用上述的填充方法進行氣孔填充而得。

本發明具有以下有益效果：