CN104649692A

CN104649692A - 一种高铬陶瓷纤维及其制备方法

Info

Publication number: CN104649692A
Application number: CN201510022845.5A
Authority: CN
Inventors: 周益城; 周成; 周成平
Original assignee: CHANGXING ZHENGFA THERMOELECTRICITY REFRACTORY MATERIAL Co Ltd
Current assignee: CHANGXING ZHENGFA THERMOELECTRICITY REFRACTORY MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2015-01-16
Filing date: 2015-01-16
Publication date: 2015-05-27
Anticipated expiration: 2035-01-16
Also published as: CN104649692B

Abstract

本发明提供一种高铬陶瓷纤维，由电熔氧化铬、氧化铝微粉、氧化钇微粉、镧及镧系金属氧化物微粉、金属钇微粉和结合剂组成。本发明同时提供一种高铬陶瓷纤维的制备方法，步骤如下：（1）将原料混合均匀，加入结合剂，混合10-30分钟；（2）将混合完毕的原料升温至1600-1800℃，熔融后直接甩丝得到陶瓷纤维；（3）将陶瓷纤维放入浓度为2-4mol/L的草酸中，常温浸泡2-4小时；（4）1000-1200℃焙烧4-6小时，得到陶瓷纤维；（5）检验，包装。发明通过加入镧及镧系金属氧化物微粉和钇粉，提高氧化铝基陶瓷纤维的耐火度，保证高温条件下陶瓷纤维的稳定性。

Description

一种高铬陶瓷纤维及其制备方法

技术领域

本发明涉及耐火材料技术领域，特别是涉及一种高铬陶瓷纤维及其制备方法。

背景技术

陶瓷纤维是一种纤维状轻质耐火材料，具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点，因而在机械、冶金、化工、石油、陶瓷、玻璃、电子等行业都得到了广泛的应用。

目前广泛使用的高温隔热纤维材料主要有硅酸铝基陶瓷纤维、氧化铝基和氧化锆基陶瓷纤维。但是硅酸铝耐火纤维制品被认为具有致癌效果而禁用，氧化锆基陶瓷纤维虽能耐2000℃高温，却会有体积膨胀，而氧化铝基陶瓷纤维由于技术原因，只能耐1500℃高温，且耐磨稳定性较差，主要是由于在高温条件下，结合剂失去作用，陶瓷纤维失去原有的稳定性，从而丧失作用，因此，解决高温下结合剂的问题，是氧化铝基陶瓷纤维能否承受更高温度的关键。

中国专利CN103553596B公开了一种锆酸镧陶瓷纤维的制备方法，通过以硝酸锆、硝酸镧和柠檬酸制造锆酸镧从而甩丝得到凝胶纤维，之后煅烧进行陶瓷化，得到的陶瓷纤维柔韧性好，稳定性好，导热系数低，但是耐高温性不足，工艺流程复杂，不适用于工业化生产。中国专利CN102491737B公开了一种耐高温生物可溶陶瓷纤维及其制备方法，将钙镁硅陶瓷纤维进行处理后可生物分解，保护环境，但是其陶瓷纤维依然具有致癌性，不利于使用，且耐高温性不强。

发明内容

为了解决氧化铝基陶瓷纤维可承受温度低，高温不稳定的问题，我们提出了一种高铬陶瓷纤维及其制备方法，采用本发明可以有效提高氧化铝基陶瓷纤维可承受温度，提高陶瓷纤维高温稳定性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

为实现上述目的，本发明提供一种高铬陶瓷纤维，由以下质量百分比的原料组成：电熔氧化铬：75-90％；氧化铝微粉：10-20％；氧化钇微粉：0.1-2％；镧及镧系金属氧化物微粉：0.1-2％；金属钇微粉：0.1-2％；结合剂：2-6％；其原料粒度如下：电熔氧化铬：1-0.5mm；氧化铝微粉：＜0.088mm；氧化钇微粉：d₅₀＝5μm；镧及镧系金属氧化物微粉：d₅₀＝5μm；金属钇微粉：d₅₀＝5μm。所有材料皆使用粒度较小粉末和颗粒，在熔融过程中，避免了空气进入内部导致纤维质量下降的问题。传统结合剂能稳定作用于1600℃以下的耐火材料，在1600℃以上部分失去作用，氧化钇微粉、镧及镧系金属氧化物微粉和金属钇微粉在1600℃以上开始起到结合剂作用，有效结合陶瓷纤维各原料，熔融原料之间结合更紧密，提高材料的稳定性和稳定性，同时提高了材料的耐火度。

优选地，上述电熔氧化铬、氧化铝微粉、氧化钇微粉、镧及镧系金属氧化物微粉、金属钇微粉纯度不低于99％。高纯原料的使用，大大减少了二氧化硅的引入，减少了二氧化硅与材料中氧化镁在高温下生成低熔物，有效控制使用过程中与杂质反应生成低熔物的可能，增强了材料抗侵蚀能力，提高寿命。

优选地，上述结合剂为磷酸二氢铝和木质素磺酸钠溶液。结合剂作用于常温和低温状态下原料各组分之间的结合，保证了烧制过程中的稳定，以及辅助了熔融过程中各氧化物晶体结构之间的结合。

优选地，上述磷酸二氢铝和木质素磺酸钠溶液质量比为1:1-3。

本发明同时一种高铬陶瓷纤维的制备方法，步骤如下：

(1)将电熔氧化铬、氧化铝微粉、氧化钇微粉、镧及镧系金属氧化物微粉和金属钇微粉混合均匀，加入结合剂，混合10-30分钟；

(2)将混合完毕的原料置于电阻炉或者电弧炉中，升温至1600-1800℃，熔融后直接甩丝得到陶瓷纤维；

(3)将陶瓷纤维放入浓度为2-4mol/L的草酸中，常温浸泡2-4小时；

(4)将步骤(3)中陶瓷纤维置于还原气氛下于1000-1200℃焙烧4-6小时，得到陶瓷纤维；

(5)检验，包装。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

提高氧化铝基陶瓷纤维的耐火度，保证高温条件下陶瓷纤维的稳定性。

具体实施方式

下面结合实施例，更具体地说明本发明的内容。应当理解，本发明的实施并不局限于下面的实施例，对本发明所做的任何形式上的变通或改变都落入本发明保护范围；且下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例1：

一种高铬陶瓷纤维，由以下质量百分比的原料组成：电熔氧化铬：81.7％；氧化铝微粉：15％；氧化钇微粉：0.1％；镧及镧系金属氧化物微粉：0.1％；金属钇微粉：0.1％；结合剂：3％。

生产步骤如下：

(1)将电熔氧化铬、氧化铝微粉、氧化钇微粉、镧及镧系金属氧化物微粉和金属钇微粉混合均匀，加入结合剂，混合10分钟；

(2)将混合完毕的原料置于电阻炉或者电弧炉中，升温至1800℃，熔融后直接甩丝得到陶瓷纤维；

(3)将陶瓷纤维放入浓度为3mol/L的草酸中，常温浸泡3小时；

(4)将步骤(3)中陶瓷纤维置于还原气氛下于1200℃焙烧5小时，得到陶瓷纤维；

(5)检验，包装。

随机取样，检测各性能，结果如表1所示。

实施例2：

一种高铬陶瓷纤维，由以下质量百分比的原料组成：电熔氧化铬：80.5％；氧化铝微粉：15％；氧化钇微粉：0.5％；镧及镧系金属氧化物微粉：0.5％；金属钇微粉：0.5％；结合剂：3％。

生产步骤与实施例1基本相同。完成后随机取样进行高温性能测试，结果如表1所示。

实施例3：

一种高铬陶瓷纤维，由以下质量百分比的原料组成：电熔氧化铬：79％；氧化铝微粉：15％；氧化钇微粉：1％；镧及镧系金属氧化物微粉：1％；金属钇微粉：1％；结合剂：3％。

实施例4：

一种高铬陶瓷纤维，由以下质量百分比的原料组成：电熔氧化铬：76％；氧化铝微粉：15％；氧化钇微粉：2％；镧及镧系金属氧化物微粉：2％；金属钇微粉：2％；结合剂：3％。

对比例：

市购氧化铝基陶瓷纤维，随机取样进行高温性能测试，结果如表1所示。

表1：

从表1可看出，使用本发明制造的高铬陶瓷纤维与普通氧化铝基陶瓷纤维相比，纤维长度和直径差别不大，低温性能差别也不大，但是本发明制造的高铬陶瓷纤维有更高的耐火度和低导热系数，有更好的高温性能。

Claims

1.一种高铬陶瓷纤维，其特征在于，由以下质量百分比的原料组成：

电熔氧化铬：75-90%；

氧化铝微粉：10-20%；

氧化钇微粉：0.1-2%；

镧及镧系金属氧化物微粉：0.1-2%；

金属钇微粉：0.1-2%；

结合剂：2-6%；

其原料粒度如下：

电熔氧化铬：1-0.5mm；

氧化铝微粉：＜0.088mm；

氧化钇微粉：d₅₀=5μm；

镧及镧系金属氧化物微粉：d₅₀=5μm；

金属钇微粉：d₅₀=5μm。

2.如权利要求1所述的一种高铬陶瓷纤维，其特征在于，所述电熔氧化铬、氧化铝微粉、氧化钇微粉、镧及镧系金属氧化物微粉、金属钇微粉纯度不低于99%。

3.如权利要求1所述的一种高铬陶瓷纤维，其特征在于，所述结合剂为磷酸二氢铝和木质素磺酸钠溶液。

4.如权利要求1和3所述的一种高铬陶瓷纤维，其特征在于，所述结合剂中磷酸二氢铝和木质素磺酸钠溶液质量比为1:1-3。

5.一种高铬陶瓷纤维的制备方法，其特征在于，步骤如下：

（1）将电熔氧化铬、氧化铝微粉、氧化钇微粉、镧及镧系金属氧化物微粉和金属钇微粉混合均匀，加入结合剂，混合10-30分钟；

（2）将混合完毕的原料置于电阻炉或者电弧炉中，升温至1600-1800℃，熔融后直接甩丝得到陶瓷纤维；

（3）将陶瓷纤维放入浓度为2-4mol/L的草酸中，常温浸泡2-4小时；

（4）将步骤（3）中陶瓷纤维置于还原气氛下于1000-1200℃焙烧4-6小时，得到陶瓷纤维；

（5）检验，包装。