[發明專利]一種輥道窯用碳化硅輥棒材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202210159922.1
• 申請日: 2022-02-22
• 公開（公告）號: CN114213131B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 劉桂榮;蘇國平;劉新元;蘇浩然;胡振華
• 申請（專利權）人: 鼎固新材料（天津）有限公司
• 主分類號: C04B35/573
• 分類號: C04B35/573;C04B35/634;C04B35/66
• 代理公司: 天津市鼎拓知識產權代理有限公司 12233
• 代理人: 李冬梅

本申請提供一種輥道窯用碳化硅輥棒材料及其制備方法，屬于陶瓷材料技術領域，對燒結后的燒結坯料進行熱等靜壓處理，進一步提高了輥棒材料的致密度，按質量百分比計由以下成分制成：第一粒度碳化硅微粉8~14%、第二粒度碳化硅微粉8~20%、第三粒度碳化硅微粉30~40%、第四粒度碳化硅微粉20~40%、炭黑2~8%、石墨2~8%。本申請制備的輥道窯用碳化硅輥棒材料密度為3.02~3.08g/cm³，室溫抗彎強度260~304MPa，1200℃抗彎強度為300~330MPa，使用壽命達到12個月以上，具有致密度高、抗彎強度高、游離硅數量少、氣孔率低、使用壽命長的特點，而且制備工藝簡單，適合批量化生產。

技術領域

本發明涉及陶瓷材料技術領域，特別涉及一種輥道窯用碳化硅輥棒材料及其制備方法。

背景技術

輥棒是輥道窯中關鍵的耐火材料，在窯爐中起承載和傳送產品的作用。隨著陶瓷產業和新能源產業的發展，輥道窯在建筑陶瓷、衛生陶瓷、日用瓷及特種陶瓷以及鋰電池和光伏行業中有著許多廣泛的應用，對窯爐中所使用的輥棒材料的要求在不斷提高，特別是對輥棒的強度和高溫力學性能提出了更新的要求。傳統的氧化鋁陶瓷輥棒由于材料抗熱震穩定性差、高溫時容易開裂、使用溫度等限制，無法滿足高負荷工況使用要求。專利CN1287987A采用碳化硅、氧化鋁、氧化硅、氧化鎂為原料，采用擠壓、真空燒結的方式，輥棒材料的密度及強度偏低，使用壽命偏短。

發明內容

鑒于現有技術中的上述缺陷或不足，本申請旨在提供一種輥道窯用碳化硅輥棒材料及其制備方法，解決輥道窯用碳化硅輥棒致密度低、抗彎強度低、使用壽命短的問題，更好的滿足輥道窯用碳化硅輥棒的使用需求。

第一方面，本申請提供一種輥道窯用碳化硅輥棒材料制備方法，對反應燒結后的燒結坯料，進行熱等靜壓處理。

具體的，在傳統的反應燒結過程中，高溫下液態硅在毛細管力作用下滲入預制坯中，與預制坯中的碳反應生成碳化硅，并原位結合預制坯中原位配入的碳化硅微粉顆粒，但滲入的硅不能完全反應，仍會有一部分殘余硅存在燒結坯料中，以游離硅的形式存在于燒結坯料中。而采用熱等靜壓機對所述燒結坯料進行熱等靜壓處理，主要作用包括兩個方面：一是在高溫高壓條件下，可使燒結坯料中殘留的游離硅與剩余的碳發生反應生成碳化硅，從而進一步降低游離硅的數量；二是在熱等靜壓作用下，還可以將燒結坯料內部微孔壓縮致密化，從而進一步提高碳化硅輥棒材料的致密度，進而提高輥棒材料在高溫條件下的使用壽命。

優選的，所述制備方法包括以下步驟：

向混合均勻的原料粉中加入粘結劑，經攪拌、練制、陳腐后，得到泥料；

對所述泥料進行擠壓，得到擠壓坯，經烘干后，得到預制坯；

對所述預制坯進行反應燒結，得到燒結坯料；

對所述燒結坯料進行熱等靜壓處理，得到輥棒材料。

優選的，熱等靜壓處理溫度1300～1500℃，處理壓力120MPa，保溫保壓1~3h。

優選的，熱等靜壓處理在氬氣氣氛下進行。

優選的，原料粉按質量百分比計，包括粒度為3.5~4μm的第一粒度碳化硅微粉8~14%、粒度為9~10μm的第二粒度碳化硅微粉8~20%、粒度為48~50μm的第三粒度碳化硅微粉30~40%、粒度為98~100μm的第四粒度碳化硅微粉20~40%、20~50nm炭黑2~8%、2.5~3.2μm石墨2~8%，其余為不可避免的雜質。