CN102219520B - 一种碳化硅坯体及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳化硅坯体及其生产工艺，所述坯体由主料碳化硅和辅料通过挤压成型的方法制备而成；辅料为粒度3500目的石墨粉末、粒度80目的羟丙基甲基纤维素粉末和粒度160目的聚乙烯醇粉末，所述工艺为通过挤压成型来改变反应烧结碳化硅方梁、辊棒类产品的坯体成型方法；本发明的优点在于：与用传统的注浆成型生产方梁坯体相比，选用原材料的颗粒度相对较粗，节省微粉的加工过程及成本，降低了原材料的加工成本，同时节省了石膏模具的制作费用及原材料费，简化了操作过程，提高了工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷坯体，具体地说是一种碳化硅坯体及其生产工艺，属于陶瓷生产领域。
背景技术
碳化硅陶瓷具有机械强度高，耐高温、抗氧化性强、热稳定性能好、热导率大、耐磨损性能好、耐化学腐蚀性能好、硬度高、抗热震性能好等优良特性。反应烧结碳化硅是一种新型的高技术陶瓷，广泛的用于冶金、石油、化工、电子及陶瓷、电瓷窑具。反应烧结碳化硅陶瓷的基本原理是：具有反应活性的液硅或气态硅，在毛细管作用下渗入含碳的多孔陶瓷素坯，并与其中的碳反应生成碳化硅，新生成的碳化硅原位结合素坯中原有的碳化硅颗粒，浸渗剂填充素坯中的剩余气孔，完成致密化的过程。
然而，上述产品坯体的成型多以干压、注浆成型，例如，专利号为CN200910014078.8名称为“反应烧结碳化硅陶瓷及其生产工艺”的专利，对坯体的加工、料浆的配比、搅拌的均匀要求都极为严格，而且因为注浆成型工艺是靠石膏模吸水法成型，壁厚是靠吸浆时间及吸浆量来控制，而且浆液都有一定沉淀，每次配料搅拌都有一定的误差，所以注浆成型壁厚很难达到一致，尤其是上下头制品越长差越大，导致壁厚的控制很难达到一致性，坯体密度受到限制，而且不一致，致使制品密度低而不均匀，生产效率低，成本浪费也较大，产品性能不稳定。
专利号为CN20091009837.6名称为“碳化硅陶瓷管或棒的制备方法”的专利，该方法工艺繁琐，而且条件要求高，需要进行干磨1小时、湿磨4-9小时吗、造粒、真空练泥、挤压、60-100℃干燥6-12小时、120-150℃干燥1-3小时、60-100℃预烧1-3小时、1850-2200℃真空烧结1-3小时等操作，因此，生产效率低，成本高。
专利号为CN95100358名称为“一种碳化硅再结晶制品的冷挤压成型一次烧成的方法”的专利，该发明的方法同样需要较高的条件，2100-2200℃的烧结温度，而且得到的产品密度低、均匀性差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种碳化硅坯体及其生产工艺，通过挤压成型来改变反应烧结碳化硅方梁、辊棒类产品的坯体成型方法，从而提高坯体密度和制品密度，提高坯体成型效率40%，降低原材料加工成本10%，所得到的碳化硅坯体的壁厚尺寸及内径更准确，表面更光滑。
本发明的技术方案为：
一种碳化硅坯体，由主料和辅料通过挤压成型的方法制备而成；所述的主料为碳化硅；所述的辅料为粒度3500目的石墨粉末、粒度80目的羟丙基甲基纤维素粉末和粒度160目的聚乙烯醇粉末。
原料按重量份数配比为：80目的碳化硅30份，120目的碳化硅25份，240目的碳化硅20份，800目的碳化硅10份，3500目的石墨15份，80目的羟丙基甲基纤维素0.8份，160目的聚乙烯醇1.6份。
碳化硅分成80、120、240、800四种不同的粒度，羟丙基甲基纤维素粒度80目、聚乙烯醇160粒度目，能够使各不同粒度的颗粒混合在一起时颗粒均布合理分布，达到间隙小、密度高、成型的产品密度均匀一致。
石墨是烧结反应过程中生成碳化硅的主要原料，粒度细、分布均匀，从而使坯体的碳含量提高，纯度也高；羟丙基甲基纤维素和聚乙烯醇起到粘结固化的作用，同时也能够提高坯体的强度。
一种制备碳化硅坯体的生产工艺，包括以下步骤：
（1）按重量份数配料：80目的碳化硅30份，120目的碳化硅25份，240目的碳化硅20份，800目的碳化硅10份，3500目的石墨15份，80目的羟丙基甲基纤维素0.8份，160目的聚乙烯醇1.6份，混合均匀后适量加水捏合，加水量以保证各原料达到捏合的要求即可；
（2）将上述步骤（1）中捏合均匀的原料取出，放入挤压机内，真空度-0.08～-0.1Kg抽真空5～15分钟；挤压设备在进行挤料工作时，-0.08MPa达到真空状态，使坯体无气泡存在，-0.08以上至-0.1之间就能够确保无气泡，从而使挤出的坯体达到高密度的要求；挤料后通过压力使原料从挤压机模具内挤出到接坯器上，按照坯体要求的长度进行切割，切割后进行烘干，烘干温度30～100℃，烘干12～15小时，得到碳化硅坯体。
本发明挤压成型的方法工艺简单，操作简便，仅要求空度-0.08～-0.1Kg抽真空5～15分钟，抽真空后，30～100℃，烘干12～15小时即可得到产品。
不同真空度对坯体的影响关键是坯体密度和气孔率，而坯体的密度高在同等原料下烧结的制品气孔率低、密度高，抗弯强度也就大。
本发明的优点在于：
采用本发明的挤压方法生产方梁坯体与用传统的注浆成型生产方梁坯体相比，选用原材料的颗粒度相对较粗，节省微粉的加工过程及成本，降低了原材料的加工成本，同时节省了石膏模具的制作费用及原材料费，简化了操作过程，提高了工作效率，比注浆成型提高效率40%，同时，通过挤压成型提高了坯体的密度和均匀性，使坯体的壁厚达到均匀一致，坯体密度比注浆成型提高了8～10%，气孔率降低20～50%，抗弯强度提高6～20%。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种碳化硅坯体，由主料和辅料制备而成，主料为碳化硅，辅料为石墨、羟丙基甲基纤维素粉末和聚乙烯醇粉末。
原料按重量份数配比为：80目碳化硅30份，120目碳化硅25份，240目碳化硅20份，800目碳化硅10份，3500目石墨15份，80目羟丙基甲基纤维素0.8份，160目聚乙烯醇1.6份。
实施例2
一种制备碳化硅方梁坯体的生产工艺，包括以下步骤：
1、按重量份数取碳化硅料80目30份、120目25份、240目20份、800目10份，3500目石墨15份，然后再加入80目羟丙基甲基纤维素0.8份，160目聚乙烯醇1.6份，混合在一起，放入混料机（莱州金泰化工机械厂，型号H-200型）内混合40～50分钟。
2、把上述步骤1中混合后的原料取出，放到捏合机内加入适量的水分进行捏合（加水量以保证各原料达到捏合的要求即可），捏合50～60分钟后取出。
3、把上述步骤2中捏合好的原料放到挤压机内，抽真空10分钟到-0.08Kg，然后通过压力，从挤压机模具内挤出到接坯器上，再按方梁坯体的长度要求进行切割，切割后用角铝放到烘烤房内，在100℃内烘干12小时后取出即可烧结完成，得到碳化硅坯体。
通过本发明所得的坯体与注浆成型的坯体性能对比，见表1：
表1.注浆成型坯体与本发明产品坯体性能对比
通过表1可以看出，本发明所选用原材料的颗粒度相对较粗，节省微粉的加工过程及成本，节省了石膏模具的制作费用及原材料费，坯体密度比注浆成型提高了8%，气孔率降低20%，抗弯强度提高8%以上。
实施例3
一种制备碳化硅辊棒坯体的生产工艺，包括以下步骤：
（1）按重量份数配料80目碳化硅30份，120目碳化硅25份，240目碳化硅20份，800目碳化硅10份，3500目石墨15份，80目羟丙基甲基纤维素0.8份，160目聚乙烯醇1.6份，混合均匀后加水捏合50～60分钟；
（2）将上述步骤（1）中捏合均匀的原料取出，放入挤压机（湖南省湘潭炜达机电制造有限公司，型号J-250型）内，抽真空15分钟到-0.1kg，然后通过压力使原料从挤压机模具内挤出到接坯器上，然后按辊棒坯体要求的长度进行切割，切割后放到角铝上，送至烘烤房烘干，温度30℃，烘烤15小时，即可得到碳化硅坯体。
通过本发明所得的坯体与注浆成型的坯体性能对比，见表2：
表2.注浆成型坯体与本发明产品坯体性能对比
通过表2以看出，本发明所选用原材料的颗粒度相对较粗，节省微粉的加工过程及成本，节省了石膏模具的制作费用及原材料费，坯体密度比注浆成型提高了10%，气孔率降低40%，抗弯强度提高6%以上。
实施例4
一种制备碳化硅辊棒坯体的生产工艺，包括以下步骤：
（1）按重量份数配料80目碳化硅30份，120目碳化硅25份，240目碳化硅20份，800目碳化硅10份，3500目石墨15份，80目羟丙基甲基纤维素0.8份，160目聚乙烯醇1.6份，混合均匀后加水捏合50～60分钟；
（2）将上述步骤（1）中捏合均匀的原料取出，放入挤压机（湖南省湘潭炜达机电制造有限公司，型号J-250型）内，抽真空10分钟到-0.09kg，然后通过压力使原料从挤压机模具内挤出到接坯器上，然后按辊棒坯体要求的长度进行切割，切割后放到角铝上，送至烘烤房烘干，温度60℃，烘烤13小时，即可得到碳化硅坯体。
通过本发明所得的坯体与注浆成型的坯体性能对比，见表3：
表3.注浆成型坯体与本发明产品坯体性能对比
通过表3以看出，本发明所选用原材料的颗粒度相对较粗，节省微粉的加工过程及成本，节省了石膏模具的制作费用及原材料费，坯体密度比注浆成型提高了9%，气孔率降低50%，抗弯强度提高8%以上。
本发明各个实施例中，所用原料均为本领域生产中的常用原料，均可从市场中得到，且对于生产结果不会产生影响；在各工序中用到的设备，均采用当前生产中所用的常规设备，并无特别之处。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (1)
1.一种碳化硅坯体的生产工艺，其特征在于：所述生产工艺包括以下步骤：
（1）按重量份数配料：80目的碳化硅30份，120目的碳化硅25份，240目的碳化硅20份，800目的碳化硅10份，3500目的石墨粉末15份，80目的羟丙基甲基纤维素粉末0.8份，160目的聚乙烯醇粉末1.6份，混合均匀；
（2）将上述步骤（1）中混合均匀的原料加水捏合；
（3）将上述步骤（2）中捏合均匀的原料取出，放入挤压机内，抽真空到-0.08MPa；
（4）将上述步骤（3）中挤料后的原料从挤压机模具内挤出到接坯器上，然后切割；
（5）将上述步骤（4）中切割后的原料进行烘干，烘干温度30～100℃，烘干12～15小时，得到碳化硅坯体。
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Effective date of registration: 20130705 Address after: 262131 north side of Mount Huangshan East Street, Anqiu Economic Development Zone, Shandong Applicant after: SHANDONG JINHONG NEW MATERIALS CO.,LTD. Address before: The town government of South Lu 262131 Shandong city of Weifang province Anqiu city resident Applicant before: SHANDONG JINHONG GROUP Co.,Ltd. |
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Date of cancellation: 20221223 Granted publication date: 20130814 Pledgee: Anqiu Qingyunshan road sub branch of Weifang Bank Co.,Ltd. Pledgor: SHANDONG JINHONG NEW MATERIAL Co.,Ltd. Registration number: Y2021980017099 |
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Denomination of invention: A SiC green body and its production process Effective date of registration: 20221227 Granted publication date: 20130814 Pledgee: Anqiu Qingyunshan road sub branch of Weifang Bank Co.,Ltd. Pledgor: SHANDONG JINHONG NEW MATERIAL Co.,Ltd. Registration number: Y2022370010167 |