CN102032794B - 软磁铁氧体氮窑烧结用台板 - Google Patents

Abstract

本发明是对软磁铁氧体氮窑烧结用承烧台板的改进，其特征是组成采用烧结莫来石颗粒≤3㎜30-70wt%，石英玻璃颗粒≤0.5㎜2-4.5wt%，烧结刚玉颗粒≤3㎜10-35wt%，氧化铝微微粉≤320目5-20wt%，二氧化锆微粉≤320目3-10wt%，硅微粉≤320目3-10wt%，外加三氟化铝0.5wt%。相对于现有技术台板综合性能大幅提高，制备产品稳定性好，经试验试用于软磁铁氧体烧结氮窑循环次数稳定超过120次，同时降低了对产品的污染。

Description

软磁铁氧体氮窑烧结用台板

技术领域

本发明是对软磁铁氧体烧结氮窑用台板的改进，尤其涉及一种有效使用寿命长(例如≥120次)的软磁铁氧体烧结氮窑用台板。

背景技术

软磁铁氧体为电子工业基础功能材料，其烧结有特殊要求，在30—36m推进式氮窑 1340-1400℃，同时既有烧成氧化气氛，又有氮气保护气氛，其烧结氮窑用台板是承载产品推进运行的关键部件（也称推板），不仅要满足软磁铁氧体烧结高温及气氛条件，而且要求薄台板(一般厚度只有30mm左右)承受20-30kg/cm²压力，以及传输被烧产品长距离推进挤压力，经受从室温→高温→室温长期循环引起的高低温不断变化冲击(每20—30h左右循环一次（炉内）)，有长的使用寿命。台板在使用过程中只要有一块发生破碎、掉块爬板、粘结或变形，就会导致无法继续推进而被迫停窑进行翻顶处理的重大事故，给使用者造成较大经济损失。因此，软磁铁氧体烧结氮窑要求台板，不仅要求具有优良的耐高温性能、较高的机械强度和耐磨性、好的抗热震稳定性和体积稳定性，还要求对烧结产品无污染，以及保证台板的一致性，对台板综合性能要求极高。如有损坏，不仅损失的为台板，尤其是必须停窑检修，给生产带来极大损害。此苛刻的烧成环境，通常采用莫来石质台板，其他材质台板例如堇青石、刚玉材质因耐火度低或膨胀大，碳化硅因不耐氧化，基本都不能使用。

人们为提高莫来石台板有效使用寿命，对组成材质进行了不断改进，例如。

中国专利CN1872796红柱石窑具制品，由重量百分比为10％～80％的红柱石颗粒、5％～40％的刚玉颗粒、5％～40％的莫来石颗粒、5％～30％的铝微粉和5％～15％的硅微粉组成原料，以占原料总重4％的硅溶胶作为结合剂。虽然报导使用寿命80-150次，一是产品性能波动较大，二是未报导用于烧制条件苛刻的软磁铁氧体烧结。

中国专利CN1763465软磁铁氧体烧结氮窑推板，重量百分比(％)：电熔莫来石0.5-3mm40-45，0.06-0.5mm5-8，＜0.04mm18-22，板状刚玉0.5-3mm8-12，电熔白刚玉0.06-0.5mm1-3，α氧化铝＜0.045mm10-14，＜4μm4-6，二氧二硅微粉2-4，外加：硅铝凝胶8-9。未报导使用寿命。

中国专利CN1669980刚玉-莫来石复合陶瓷推板，组分重量百分比：莫来石颗粒≤3mm10～50％，氧化铝颗粒≤3mm12～60％，氧化铝微粉≤180目10～25％，莫来石微粉≤320目0～12％，超细硅微粉≤320目3～7％，硅铝凝胶2～6％，三氟化铝0～1.5％。报导使用寿命80次。

中国专利CN101456748软磁铁氧体烧结窑用推板，组分及各组分质量百分比为：红柱石颗粒40％～80％，刚玉颗粒10％～40％，氧化铝微粉5％～20％，超细熔融石英粉5％～15％，外加促烧剂AlF30.1％～3％；外加结合剂2～5％。报导使用寿命96次。

上述现有技术表明，虽然人们对软磁铁氧体烧结承载用台板不断通过物料组配改进，试图提高其使用寿命，追求长寿命，但要突破长寿命(例如稳定≥120次)，难度很大，由于软磁铁氧体特殊的烧结要求及环境，摸索得到长寿命台板是极不容易的，并且客观上耐火材料的强度与抗热震性（耐冷热急变性），本身就是一对矛盾，要同时提高并不是一件易事。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种使用寿命能稳定大于120次长寿命的软磁铁氧体烧结氮窑用台板。

经申请人对此台板长期研究发现，造成引起台板使用寿命受到限制，难以稳定突破120次的长寿命，主要损坏原因正是抗热震性和机械强度这对矛盾，以及抗气氛腐蚀性不够。抗热震性不够会导致台板使用次数不多就产生开裂；机械强度低同样会产生开裂或断裂，以及会产生掉块剥落，造成后面台板爬坡；在交变烧成气氛环境下，抗腐蚀性弱，同样也会造成脱层、掉块和剥落，这些都会影响使用寿命的进一步提高。本发明目的实现，在充分掌握了限制使用寿命提高的因素基础上，主要改进是在组成莫来石相骨料中加入石英颗粒料，同时在基质料中加入二氧化锆微粉，从而克服现有技术的不足，实现本发明目的。具体说，本发明软磁铁氧体烧结氮窑用台板，其特征在于组成为：

烧结莫来石颗粒≤3㎜       30-70wt%

石英玻璃颗粒≤0.5㎜       2-4.5wt%

烧结刚玉颗粒≤3㎜         10-35wt%

氧化铝微微粉≤320目       5-20wt%

二氧化锆微粉≤320目       3-10wt%

硅微粉≤320目                3-10wt%。

本发明试验发现。

骨料中加入2-4.5wt%≤0.5㎜石英玻璃颗粒，在本发明组成中，石英玻璃的低膨胀性，恰当量的颗粒石英玻璃使得骨料级配的热膨胀系数得到降低，确保了体积稳定性，同时了增加了所得莫来石的韧性，因而提高了台板的抗热震性和机械强度。同时试验表明，加入石英玻璃颗粒，其粒径要小于基础骨料颗粒例如≤0.5㎜，其效果明显，如果颗粒与骨料相等，使用中高温环境易被压缩而不能保持台板的体积稳定性，会产生不希望出现的负面作用。虽然中国专利CN101456748也公开在基质中加入5—15%超细熔融石英粉，申请人试验其所起作用与本发明骨料中加入完全不同，它达不到降低烧成台板的热膨胀系数，因此其使用寿命提不高，这可能是熔融石英成为超细粉，能提高烧结后强度，却不具有或不能发挥其低膨胀性作用，并且耐火材料中骨料的热膨胀产生的作用要大于基质的热膨胀。

基质中加入3-10wt%的二氧化锆微粉，通过二氧化锆的马氏体相变引入负膨胀机制，使基质的热膨胀系数降低，使之能够吸纳骨料的部分热膨胀量减小热应力，从而进一步提高台板的抗热震性；同时加入二氧化锆，其化学惰性提高了抗气氛腐蚀能力。

采用经人工处理的烧结莫来石颗粒代替红柱石，有效减少了高温挥发物污染烧成产品，降低了对产品的污染。

本发明进一步更好组成为：

烧结莫来石颗粒≤3㎜       55-65wt%　　

石英玻璃颗粒≤0.5㎜       2-4.5wt%

烧结刚玉颗粒≤3㎜         15-25wt%　　

氧化铝微微粉≤320目       5-20wt%

二氧化锆微粉≤320目       6-8wt%　　　

硅微粉≤320目                6-8wt%。

技术人员显然清楚和理解，同任何耐火组合物，前述给出的粒径及加入量，仅是为实现发明目的试验最佳区间值，并非数学概念上的精确极限值，适当少量偏离同样能够达到发明基本效果。

为降低烧结温度，节约能源，还可以外加烧成助烧剂0.5wt%三氟化铝。外加组份三氟化铝。

本发明台板制备，基本同现有耐火组合物及台板制备方法，包括物料均匀混合，困料一时间使水份被颗粒均匀吸收(例如8-48小时)，机压成型，干燥(例如在干燥箱内经100-150℃干燥12-48小时)，1380-1600℃烧成。

本发明软磁铁氧体烧结氮窑用台板，相对于现有技术，由于选择采用在骨料和基质中同时加入少量石英颗粒料和二氧化锆微粉，通过同时降低骨料及基质的热膨胀系数，提高其抗热震性能(热膨胀率≤0.6%(20-1000℃)，较好解决了台板的开裂问题；同时二氧化锆微粉，还兼具提高抗气氛腐蚀能力，使得台板防侵蚀性能同时得到提高；并且加入后与组成物料有很好的协同作用，并不降低机械强度(抗折强度≥9.0MPa)，使强度和抗热震性矛盾得到很好的协调。上述使得台板综合性能有较大提高，制备产品稳定性好，经试验试用于软磁铁氧体烧结氮窑循环次数稳定超过120次。同时采用经人工处理的烧结莫来石颗粒代替红柱石，有效减少了高温挥发物污染烧成产品，降低了对产品的污染。

以下结合三个具体实施例，示例性说明及帮助进一步理解本发明实质，但实施例具体细节仅是为了说明本发明，并不代表本发明构思下全部技术方案，因此不应理解为对本发明总的技术方案限定，一些在技术人员看来，不偏离本发明构思的非实质性增加和/或改动，例如以具有相同或相似技术效果的技术特征简单改变或替换，均属本发明保护范围。

具体实施方式

实施例：原料组配如下表1。首先将称量原料在混料机中混匀，困料24小时后，将上述物料置于模型内机压成型，将成型的坯体在干燥箱内经120℃左右干燥30小时，将干燥后的坯体在1520℃温度烧制。

       表1             实施例及比较例组份配比(wt%)及性能

原      料	实施例1	实施例2	实施例3	比较例
					烧结莫来石颗粒≤3㎜	30%	70%	42%	60%
石英玻璃颗粒≤0.5㎜	2％	4.5%	3%	0%
					烧结刚玉颗粒≤3㎜	35%	10%	25%	20%
氧化铝微粉≤320﹟	20%	5%	15%	10%
					二氧化锆粉≤320﹟	3%	7.5%	10%	0%
硅微粉≤320﹟	10%	3%	5%	10
					三氟化铝	0.5%（外加）	0.5%（外加）	0.5%（外加）	0.5%（外加）
热膨胀率(20-1000℃)%	0.59	0.55	0.57	0.8
					显气孔率%	16.5	17.3	17	17.9
常温抗折强度MPa	9.2	10.2	9.5	8.3
					使用次数	120次	160次	140次	30次

对于本领域技术人员来说，在本专利构思及具体实施例启示下，能够从本专利公开内容及常识直接导出或联想到的一些变形，本领域普通技术人员将意识到也可采用其他方法，或现有技术中常用公知技术的替代，以及特征的等效变化或修饰，特征间的相互不同组合，例如粒径及量的少量调整，等等的非实质性改动，同样可以被应用，都能实现本专利描述功能和效果，不再一一举例展开细说，均属于本专利保护范围。

Claims (2)

1.软磁铁氧体烧结氮窑用台板，其特征在于组成为：

烧结莫来石颗粒≤3㎜       30-70wt%

石英玻璃颗粒≤0.5㎜       2-4.5wt%

烧结刚玉颗粒≤3㎜         10-35wt%

氧化铝微粉≤320目       5-20wt%

二氧化锆微粉≤320目       3-10wt%

硅微粉≤320目             3-10wt%。

2.根据权利要求1所述软磁铁氧体烧结氮窑用台板，其特征在于组成为：

烧结莫来石颗粒≤3㎜       55-65wt%　　

石英玻璃颗粒≤0.5㎜       2-4.5wt%

烧结刚玉颗粒≤3㎜         15-25wt%　　

氧化铝微粉≤320目       5-20wt%

二氧化锆微粉≤320目       6-8wt%　　　

硅微粉≤320目             6-8wt%。