CN112341202A - 一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉，包括下述重量份的原料：碳化硅微粉80‑120份、炭黑10‑15份、分散剂0.8‑1.2份、粘结剂PAF‑35 4‑8份、甘油0.8‑1.2份、酚醛树脂8022 8‑12份。本发明的有益效果为：本发明所述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉可提高反应烧结碳化硅的硬度、使用温度，降低其孔隙率及游离硅的含量，且可提高反应烧结碳化硅的可靠性及稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉及其制备方法。
背景技术
用反应烧结工艺制备的反应结合碳化硅、碳化硅陶瓷具有强度高、硬度高、抗热震性好、耐磨性和耐腐蚀性好、导热系数高、膨胀系数低及抗氧化性能优异、气孔率低的特点，是一种性能优良的高技术陶瓷材料。
反应烧结碳化硅的基本原理如下：高温下硅渗入含碳坯体，并与碳反应生成碳化硅，使坯体获得烧结。反应烧结工艺的特点决定了其中一般含有量12以内(质量分数)左右的游离硅，其余为碳化硅。反应烧结具有工艺简单、烧结时间短、烧结温度和成本远低于热压和无压烧结碳化硅，净尺寸烧结(烧结前后尺寸无变化)，易制备大型复杂形状制品等优点。由于反应烧结碳化硅的各种优异性能及该工艺的优点，使碳化硅成为一种最早实现大规模工业应用的结构陶瓷，具有极广阔的应用前景。
但是由于反应烧结碳化硅中游离硅的存在使反应烧结的碳化硅的使用温度限制在低于1380度，而此时碳化硅材料的本质也限制了反应烧结碳化硅的进一步应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可提高反应烧结碳化硅的硬度、使用温度，降低其孔隙率及游离硅含量，且提高反应烧结碳化硅的可靠性及稳定性的造粒粉及其制备方法。
为实现本发明的上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的第一方面，提供一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉，包括下述重量份的原料：碳化硅微粉80-120份、炭黑10-15份、分散剂0.8-1.2份、粘结剂PAF-35 4-8份、甘油0.8-1.2份、酚醛树脂8022 8-12份。
上述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉，作为一种优选的实施方案，包括下述重量份的原料：碳化硅微粉90-110份、炭黑11-13份、分散剂0.9-1.1份、粘结剂PAF-35 5-7份、甘油0.9-1.1份、酚醛树脂8022 9-11份。
上述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉，作为一种优选的实施方案，包括下述重量份的原料：碳化硅微粉100份、炭黑12份、分散剂1.0份、粘结剂PAF-35 6份、甘油1.0份、酚醛树脂8022 10份。
上述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉，作为一种优选的实施方案，所述碳化硅微粉的粒径为9-19um。
上述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉，作为一种优选的实施方案，所述炭黑为天然气槽法炭黑。
天然气槽法炭黑一般指槽法炭黑，是以甲烷为主的天然气或煤层气生产的物质。
上述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉，作为一种优选的实施方案，所述分散剂为分散剂KV5088。
分散剂KV5088的化学成分为氨基醇，是一种无碱的有机解凝剂，不起泡，用于制备高固含量浆料。分散剂KV5088特别适用于氮化硅体系，它的解凝效果在加入浆料后随即产生。
粘结剂PAF-35可以提高干坯及湿坯的抗折强度，其含有较高比例的增塑剂成分，有利于坯体的压制成型，并减少内应力及提高坯体的紧密度。
所述酚醛树脂8022由下述重量份的原料制成：酚醛树脂70-74重量份、苯酚3.5-4.5重量份、甲醛0.1-0.9重量份、水20-25重量份。
本申请的第二方面，提供一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将分散剂和炭黑加入水中，混合搅拌均匀，得混合料；
(2)向混合料中依次加入碳化硅微粉、粘结剂PAF-35、甘油和酚醛树脂8022混合搅拌均匀，得浆料；
(3)将浆料依次经过筛、造粒处理得造粒粉。
上述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉的制备方法，作为一种优选的实施方案，步骤(1)中，所用水的量为分散剂和炭黑总量的3％-5％。
上述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉的制备方法，作为一种优选的实施方案，步骤(3)中，将浆料经目数为120-180目的振动筛过筛处理。
上述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉的制备方法，作为一种优选的实施方案，步骤(3)中，所述造粒为采用喷雾造粒塔进行喷雾造粒。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明所述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉可提高反应烧结碳化硅的硬度、使用温度，降低其孔隙率及游离硅的含量，且可提高反应烧结碳化硅的可靠性及稳定性。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明实施例中1重量份代表1g。
实施例1
一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉，包括下述重量份的原料：碳化硅微粉80重量份、炭黑10重量份、分散剂0.8重量份、粘结剂PAF-35 4重量份、甘油0.8重量份、酚醛树脂8022 8重量份；
所述碳化硅微粉的粒径为9um；
所述炭黑为天然气槽法炭黑；
所述分散剂为分散剂KV5088；
所述酚醛树脂8022由下述重量份的原料制成：酚醛树脂70重量份、苯酚3.5重量份、甲醛0.1重量份、水20重量份；
实施例1所述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将分散剂和炭黑加入水中，所用水的量为分散剂和炭黑总量3％，混合搅拌均匀，得混合料；
(2)向混合料中依次加入碳化硅微粉、粘结剂PAF-35、甘油和酚醛树脂8022混合搅拌均匀，得浆料；
(3)将浆料依次经目数为120目的振动筛过筛处理、采用喷雾造粒塔进行喷雾造粒得造粒粉。
实施例2
一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉，包括下述重量份的原料：碳化硅微粉90重量份、炭黑11重量份、分散剂0.9重量份、粘结剂PAF-35 5重量份、甘油0.9重量份、酚醛树脂8022 9重量份；
所述碳化硅微粉的粒径为12um；
所述炭黑为天然气槽法炭黑；
所述分散剂为分散剂KV5088；
所述酚醛树脂8022由下述重量份的原料制成：酚醛树脂71重量份、苯酚4重量份、甲醛0.3重量份、水22重量份；
实施例2所述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将分散剂和炭黑加入水中，所用水的量为分散剂和炭黑总量的4％，混合搅拌均匀，得混合料；
(2)向混合料中依次加入碳化硅微粉、粘结剂PAF-35、甘油和酚醛树脂8022混合搅拌均匀，得浆料；
(3)将浆料依次经目数为140目的振动筛过筛处理、采用喷雾造粒塔进行喷雾造粒得造粒粉。
实施例3
一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉，包括下述重量份的原料：碳化硅微粉100重量份、炭黑12重量份、分散剂1.0重量份、粘结剂PAF-35 6重量份、甘油1.0重量份、酚醛树脂8022 10重量份；
所述碳化硅微粉的粒径为13um；
所述炭黑为天然气槽法炭黑；
所述分散剂为分散剂KV5088；
所述酚醛树脂8022由下述重量份的原料制成：酚醛树脂73重量份、苯酚4.3重量份、甲醛0.5重量份、水23重量份；
实施例3所述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将分散剂和炭黑加入水中，所用水的量为分散剂和炭黑总量的4％，混合搅拌均匀，得混合料；
(2)向混合料中依次加入碳化硅微粉、粘结剂PAF-35、甘油和酚醛树脂8022混合搅拌均匀，得浆料；
(3)将浆料依次经目数为150目的振动筛过筛处理、采用喷雾造粒塔进行喷雾造粒得造粒粉。
实施例4
一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉，包括下述重量份的原料：碳化硅微粉110重量份、炭黑13重量份、分散剂1.1重量份、粘结剂PAF-35 7重量份、甘油1.1重量份、酚醛树脂8022 11重量份；
所述碳化硅微粉的粒径为16um；
所述炭黑为天然气槽法炭黑；
所述分散剂为分散剂KV5088；
所述酚醛树脂8022由下述重量份的原料制成：酚醛树脂73重量份、苯酚4.3重量份、甲醛0.8重量份、水23重量份；
实施例4所述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将分散剂和炭黑加入水中，所用水的量为分散剂和炭黑总量的4％，混合搅拌均匀，得混合料；
(2)向混合料中依次加入碳化硅微粉、粘结剂PAF-35、甘油和酚醛树脂8022混合搅拌均匀，得浆料；
(3)将浆料依次经目数为160目的振动筛过筛处理、采用喷雾造粒塔进行喷雾造粒得造粒粉。
实施例5
一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉，包括下述重量份的原料：碳化硅微粉120重量份、炭黑15重量份、分散剂1.2重量份、粘结剂PAF-35 8重量份、甘油1.2重量份、酚醛树脂8022 12重量份；
所述碳化硅微粉的粒径为19um；
所述炭黑为天然气槽法炭黑；
所述分散剂为分散剂KV5088；
所述酚醛树脂8022由下述重量份的原料制成：酚醛树脂74重量份、苯酚4.5重量份、甲醛0.9重量份、水25重量份；
实施例5所述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将分散剂和炭黑加入水中，所用水的量为分散剂和炭黑总量的5％，混合搅拌均匀，得混合料；
(2)向混合料中依次加入碳化硅微粉、粘结剂PAF-35、甘油和酚醛树脂8022混合搅拌均匀，得浆料；
(3)将浆料依次经目数为180目的振动筛过筛处理、采用喷雾造粒塔进行喷雾造粒得造粒粉。
对比例1
对比例1所述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉所含炭黑为普通炭黑，其余原料及制备方法均与实施例3所述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉相同。
本发明所述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉的性能研究
将本发明所述造粒粉与对比例1所述造粒粉分别进行压制，得试验组毛坯和对照组毛坯，试验组毛坯和对照组毛坯的密度均控制在2.05g/cm3，再将两组毛坯分别放在烧结炉中，在温度为1500℃的条件下烧结保温4h，出炉后再放置在400度碱处理炉内进行处理，磨加工得试验组反应烧结碳化硅和对照组反应烧结碳化硅。
表1本发明所述造粒粉制备所得反应烧结碳化硅的性能
| 试验组 | 对照组 | 行业标准 | |
| 游离硅(％) | 10.38 | 13.64 | ＜12 |
| 洛氏硬度(HRA) | 91.6 | 85 | ＞90 |
| 维氏硬度(Mpa) | 2250 | 1700 | ＞2000 |
从表1可以看出，本发明所述造粒粉制备所得反应烧结碳化硅的性能优于对比例1所述造粒粉制备所得反应烧结碳化硅的性能，本发明所述造粒粉制备所得反应烧结碳化硅所含游离硅的量明显降低，硬度明显得到提高，本发明所述造粒粉制备的反应烧结碳化硅的性能符合行业内的标准。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉，其特征在于，包括下述重量份的原料：碳化硅微粉80-120份、炭黑10-15份、分散剂0.8-1.2份、粘结剂PAF-35 4-8份、甘油0.8-1.2份、酚醛树脂80228-12份。
2.根据权利要求1所述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉，其特征在于，包括下述重量份的原料：碳化硅微粉90-110份、炭黑11-13份、分散剂0.9-1.1份、粘结剂PAF-35 5-7份、甘油0.9-1.1份、酚醛树脂8022 9-11份。
3.根据权利要求1所述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉，其特征在于，包括下述重量份的原料：碳化硅微粉100份、炭黑12份、分散剂1.0份、粘结剂PAF-35 6份、甘油1.0份、酚醛树脂8022 10份。
4.根据权利要求1所述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉，其特征在于，所述碳化硅微粉的粒径为9-19um。
5.根据权利要求1所述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉，其特征在于，所述炭黑为天然气槽法炭黑。
6.根据权利要求1所述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉，其特征在于，所述分散剂为分散剂KV5088。
7.权利要求1-6之一所述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将分散剂和炭黑加入水中，混合搅拌均匀，得混合料；
(2)向混合料中依次加入碳化硅微粉、粘结剂PAF-35、甘油和酚醛树脂8022混合搅拌均匀，得浆料；
(3)将浆料依次经过筛、造粒处理得造粒粉。
8.根据权利要求7所述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所用水的量为分散剂和炭黑总量的3％-5％。
9.根据权利要求7所述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，将浆料经目数为120-180目的振动筛过筛处理。
10.根据权利要求7所述一种提高反应烧结碳化硅性能的造粒粉的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述造粒为采用喷雾造粒塔进行喷雾造粒。
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| GR01 | Patent grant | ||
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