CN103274692A - 一种不烧SiC窑具材料及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不烧SiC窑具材料及其生产方法，它是将不同粒度的碳化硅与结晶硅粉在搅拌机干混均匀后再加入有机硅树脂混合均匀，将搅拌好的浇注料加入模具内，再将模具放在振动台上振动成型，脱模后于280-450℃烘烤8-16小时后可得到SiC窑具材料，无需高温烧成即可使用。本发明采用浇注成型，能任意造型，制成整体衬体，可提高其使用寿命30％-150％，有的高达几倍。而且由于可以整体成型，各组件之间无接缝，气密性好，散热损失少，可节约能源。同时由于不需要高温处理，可大大降低陶瓷烧成用SiC窑具材料的生产成本。本发明所得到的陶瓷烧成用不烧SiC窑具材料具有良好的使用性能。

Description

一种不烧SiC窑具材料及其生产方法

所属技术领域

本发明属于窑具材料领域，尤其涉及一种用于陶瓷行业的不烧SiC窑具材料及其生产方法。

背景技术

SiC窑具材料是用作烧成陶瓷的特种窑具材料。它具有优良的高温性能，能烧成高质量的陶瓷制品。现有的碳化硅窑具材料的成型工艺主要是压制成型和注浆成型，坯料成型后需要在高温下烧成后才能成为产品。如公开号为CN1099018A的中国发明专利申请《氧化硅结合碳化耐火材料》中所公开的工艺就是如此：选用经水清洗和磁选去铁及其它有害物质的碳化硅为原料，以SiC为90-92％，微粉二氧化硅为8-10％，磷酸铝溶液为3-5％(外加)配料，混合均匀。组成原料配料时，含水率一般为6-8％为宜，通过坯料陈腐，然后在350千克/平方厘米压力下压制成型，待在80℃-100℃干燥后放入3立方米倒焰窑中烧成，烧成时间为8小时，止火温度为1450℃。其缺点在于效率较低，产量不高，模具磨损较大，且不能制备形状复杂的SiC材料。同时由于需要高温处理，使得SiC耐火材料的制造成本较高。

中国专利申请号02137313.2(CN1405120A)公开了一种碳化硅陶瓷材料的压注成型工艺。该方法为按重量百分比取细度为W10的碳化硅微粉80-90％、碳墨10-20％作为配料；经球磨、过筛、和蜡搅拌后在热压注机中一次成型为蜡坯，然后坯装入匣钵内，以生氧化铝粉作吸附剂，放入低温排蜡炉内缓慢升温进行排蜡，当坯体的石蜡排出70％-85％时，将匣钵卸下冷却至室温，把坯体取出；接着，将排蜡后的碳化硅毛坯与硅片均匀地放置在坩埚内，装入真空烧结炉进行烧结，开始以每小时300℃的升温速度均匀升温，升至1200℃时，升温速度改为每小时200℃，当温度升至1600℃时，保温3-4小时。该方法与压制工艺相比虽然能使产量增加10倍左右，成型合格率提高5％左右，但需要在真空气氛中经1600℃高温加热合成，所以仍然没解决烧成温度高、制造成本高的技术问题。

中国专利申请号03113432.7(CN1450023A)公开了一种抗氧化碳化硅浇注料的生产方法。该方法的组份配比为：大结晶碳化硅颗粒≤7mm 68-72％，氧化铝水泥2-12％，碳化硅基质≤320目8-10％，α-Al2O3微粉≤4μm5-6％，二氧化硅微粉≤1μm 4-5％，外加硼酸0.1-0.3％，复合抗氧化剂1-2％。但由于该浇注料以水泥为结合剂，且引入硼酸为促烧剂，使得该浇注料在使用过程中容易形成低熔相，造成其使用温度偏低，只适宜在温度较低垃圾焚烧炉上使用。

中国专利申请号94110570.9(CN1099368A)公开了一种碳化硅耐火板材的制造工艺。该工艺的主要技术特点是干原料配比为(重量％)：粒度100-200目的碳化硅粉80，粘土15，水玻璃0.3，纯碱硅0.25，莫来石或堇青石粉3，配入得水位干料总量的35％，将配好的原料经混练、陈腐等工序，进行浇铸成型，模具为石膏模具，然后将成型好的坯体在60℃下干燥48小时，然后置入倒焰窑内烧成，烧成温度为1400-1480℃，烧成时间为60-96小时。该工艺虽然克服了压制成型的缺点，但仍然需要在1400-1480℃的高温下烧成。

中国专利申请号200810231091.4(CN101423412.A)公开了一种低温烧成制备高性能氧化硅结合碳化硅耐火材料的生产方法。该方法为以SiC颗粒和细粉、二氧化硅细粉、Si粉为原料，将各种原料和结合剂混炼后、成型、干燥后，采用硅溶胶溶液对坯体进行至少1次的真空浸渗处理；坯体最终烧成温度范围为1100-1250℃。该工艺碳化硅材料的热处理温度虽然比较低，但仍然远远高于本发明专利的最终热处理温度，且其采用压制成型工艺，具有压制成型工艺的缺点。

显然，上述公开的技术均没解决烧成陶瓷用SiC耐火材料烧成温度高、成型效率低且不能制备形状复杂的部件等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种不烧SiC耐火材料的生产方法。该方法以SiC、结晶Si为原料，以有机硅脂为结合剂，采用浇注成型工艺，脱模低温烘烤后就可直接使用，具有不需高温热处理，能制备形状复杂或体积较大的烧成陶瓷用特种SiC窑具材料。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：按重量百分含量将85-98％的碳化硅、5-15％的结晶硅粉混合，外加7-10％的有机硅树脂在搅拌机里搅拌均匀，将搅拌好的浇注料放入模具内，再将模具放在振动台上振动成型，脱模后于280-450℃烘烤2-8小时，即可得到陶瓷烧成用不烧SiC窑具材料。

其中，碳化硅是8-20目、36-80目和小于240目三种不同粒度的碳化硅组合物，结晶硅粉的粒径小于88μm。且8-20目碳化硅占总重量的20-40％，36-80目碳化硅占总重量的25-45％，小于240目的碳化硅占总重量的20-40％。

本发明的优点是：

1、以碳化硅和结晶硅粉为原料，采用浇注成型工艺制备陶瓷烧成用SiC窑具材料，成型效率高，工艺简单，能任意造型，且能整体成型。

2、在不烧SiC窑具材料制备过程中，采用有机硅树脂为结合剂，由于其具有合适的粘度，且对SiC和结晶Si具有良好的润湿性，能提高坯料的混合质量，使浇注料具有良好的施工性能。同时由于本发明使用的有机硅树脂具有良好的热硬性，从100℃以后急速形成强度，能够满足现场使用对强度的要求，因此本浇注料经低温烘烤后就可以使用，不需要经高温烧成。而在材料使用过程中，由于糠醛树脂残炭率高，且能均匀地分布在SiC和结晶Si表面，形成连续网络，使得其炭化后可形成连续的结合碳骨架，同时部分残炭可与试样中的结晶Si形成晶须状SiC，这些晶须状的SiC对SiC基体具有促烧和增韧的作用，因此材料的高温强度也大大提高。可见，本发明具有不需高温烧成，生产成本低和使用性能好的特点。用该方法制备的不烧SiC窑具材料可作为陶瓷烧成用棚板、支柱等。

具体实施方式

下面结合实施实例对本发明做进一步的描述，并非对保护范围的限制。同时下述实施实例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1

一种不烧SiC窑具材料的生产方法：按重量百分含量将40％的粒度为8-20目绿碳化硅、26％的粒度为36-80目绿碳化硅、30％的粒度小于240目的绿色碳化硅、4％的结晶硅粉，外加7％的有机硅树脂在搅拌机里搅拌均匀，将搅拌好的浇注料放入模具内，再将模具放在振动台上振动成型后脱模，于180℃烘烤16小时，即可得到陶瓷烧成用不烧SiC耐火材料。

实施例2

一种不烧SiC耐火材料的生产方法：按重量百分含量将20％的粒度为8-20目的黑色致密碳化硅、45％的粒度为36-80目的黑色致密碳化硅、20％的粒度小于240目的绿色碳化硅、15％的结晶硅粉，外加10％的有机硅树脂在搅拌机里搅拌均匀，将搅拌好的浇注料放入模具内，再将模具放在振动台上振动成型，脱模后于450℃烘烤8小时，即可得到陶瓷烧成用不烧SiC耐火材料。

实施例3

一种不烧SiC耐火材料的生产方法：按重量百分含量将30％的粒度为8-20目的黑色致密碳化硅、40％的粒度为36-80目的黑色致密碳化硅、22％的粒度小于240目的绿色碳化硅、8％的结晶硅粉，外加10％的有机硅树脂在搅拌机里搅拌均匀，将搅拌好的浇注料加入已经在加热炉内加热至200℃的模具内，再将模具放在振动台上振动成型，脱模后于300℃烘烤8小时，即可得到陶瓷烧成用不烧SiC耐火材料。

Claims (4)

1.一种不烧碳化硅窑具材料的生产方法，其特征在于按重量百分含量将85～98％的碳化硅、5～15％的结晶硅粉混合，外加7～10％的有机硅树脂混合均匀，经浇注成型，脱模，低温热处理。

2.根据权利要求1所述的不烧碳化硅窑具材料的生产方法是按重量百分含量将85～98％的碳化硅、5～15％的结晶硅粉混合，外加7～10％的有机硅树脂在搅拌机里搅拌均匀，将搅拌好的浇注料放入模具内并放在振动台上振动成型，脱模后于280～450℃烘烤8～16小时，即可得到陶瓷烧成用不烧SiC窑具材料。

3.根据权利要求1所述的不烧碳化硅窑具材料的生产方法，其特征在于所述的有机硅树脂的固含量大于80％，残炭量大于60％，粘度为3～16Pa·s。

4.根据权利要求1～3项所述的不烧碳化硅窑具材料的生产方法所生产的陶瓷烧成用碳化硅窑具材料。