CN114409411A - 一种反应烧结碳化硅产品的表面改性方法 - Google Patents

一种反应烧结碳化硅产品的表面改性方法 Download PDF

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Abstract

一种反应烧结碳化硅产品的表面改性方法，步骤1、反应烧结碳化硅泥料挤出成型后，素坯干燥；步骤2、制备浆料；步骤3、干燥后素坯浸泡注浆浆料中或喷枪将浆料喷到素坯上，使素坯表面吸浆，形成致密的薄层；步骤4、表面吸附浆料后，干燥；步骤5、干燥后的素坯装炉炉子烧结。反应烧结碳化硅素坯进炉子之前进行表面处理，可以有效的在素坯表面形成致密涂层，有效添堵素坯表面空隙，产品烧结后，既能达到挤出产品的优势，又能改善产品表面的均匀一致，使其表面更致密，碳化硅更高，可以有效提高产品使用温度，常规的碳化硅管使用温度在1300度，而本发明表面处理后的碳化硅管使用温度可达到1500度，同时表面不会析出游离硅。表面性能好，最终延长产品的使用寿命。

Description

一种反应烧结碳化硅产品的表面改性方法
技术领域
本发明属于表面处理技术领域，具体涉及一种反应烧结碳化硅产品的表面改性方法。
背景技术
碳化硅管具有强度高、硬度高、耐磨性好、耐高温、耐腐蚀、抗热抗震性好、导热系数大以及抗氧化性好等优越性能。主要用于中频锻造、各种热处理电炉、冶金、化工、有色金属冶炼等行业。广泛用于冶金烧结炉和中频加热锻造炉，但目前是市面上的碳化硅管由于表面游离硅析出被氧化，成为二氧化硅结晶体，会影响后期的生产。
现有市面挤出的反应烧结碳化硅产品，碳化硅含量低，游离硅含量高，在高温下使用时，游离硅会析出，产品强度降低，耐热温度低；注浆成型工艺的产品，磨具制作复杂，周期长，生产效率低。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供一种反应烧结碳化硅产品的表面改性方法，既有挤出产品量产的优势，素坯经过注浆浆料的浸泡，有效的提高产品表层的致密性，提高产品碳化硅含量，在高温下使用时，析出游离硅少，提高产品的强度、承载能力及耐高温性，延长产品的使用寿命。
为了实现上述目的目的，本发明采用的技术方案是：
一种反应烧结碳化硅产品的表面改性方法，包括以下步骤：
步骤1、按照泥料成分配比配置泥料，将配成的反应烧结碳化硅泥料挤出成型后形成素坯；
步骤2、素坯放置到形状对应的工具工装上限型，一并送入具有温度、湿度控制功能的烘房中，按照对应的升温曲线对素坯进行升温干燥；所述的升温曲线为：每小时升两度，最高温度不超过50度，在最高温度保温，湿度低于20%，素坯出烘房，当湿度超过50%时，进行排湿处理；
步骤3、干燥后的素坯进行加工处理，加工至合适尺寸，待用；
步骤4、按照浆料配方成份及工艺顺序制备浆料；所述的工艺顺序为：水中分别加入三次助剂，每次搅拌10-30分钟后，然后加入炭黑，搅拌20-50分钟后，依次加入不同颗粒大小的三种碳化硅，边加入边搅拌，搅拌24-48小时，并检测粘度，不符合继续加入水，合格后备用；
步骤5、采用真空罐承装浆料，进行真空处理，排出浆料中残余气泡，然后倒入浆料承装容器或喷浆罐中，再将干燥后素坯浸泡注入浆料承装容器中浆料中或用气压式喷枪将浆料喷到素坯上，使素坯表面吸浆，形成致密的薄层；
步骤6、表面吸附浆料后，干燥；
步骤7、干燥后的素坯装炉烧结。
所述的浸泡方式的素坯表面薄层为0.1-0.5mm，喷浆方式的素坯表面薄层为小于0.1mm。
所述的步骤1及步骤4中干燥到水分含量小于0.1%。
所述的反应烧结碳化硅泥料的成分按份数比为：碳化硅微粉75～90份、碳粉3～20、石墨1～8份、乙二醇 0.1～0.5份、聚丙烯酸铵0.1～0.5份、聚乙烯醇2～10份。
所述的浆料中成分按质量分数比为：水分15-30份、碳化硅70-80份、炭黑5-6份、助剂0.1-2份。
所述的助剂采用氧化钇，助剂分三次加入，三次加入质量比为1：2：5。
所述的碳化硅采用三种颗粒大小不同的碳化硅A、碳化硅B、碳化硅C，碳化硅A、碳化硅B及碳化硅C的质量比为1：2：1，颗粒大小根据产品设计决定。
所述的喷浆以半径小于0.5m的扇形面积采用均匀排列方式表面喷浆，喷浆速度为0.5-1m/s，素坯90度旋转喷浆，每转一个角度喷三次，浆料用量为目标涂层厚度×待涂层面积×1.2。
本发明的有益效果是：
反应烧结碳化硅素坯进炉子之前进行表面处理，可以有效的在素坯表面形成致密涂层，有效添堵素坯表面空隙，产品烧结后，既能达到挤出产品的优势，又能改善产品表面的均匀一致，使其表面更致密，碳化硅更高，可以有效提高产品使用温度，常规的碳化硅管使用温度在1300度，而本发明表面处理后的碳化硅管使用温度可达到1500度，同时表面不会析出游离硅。表面性能好，最终延长产品的使用寿命。
具体实施方式
以下对本发明进一步叙述。
一种反应烧结碳化硅产品的表面改性方法，包括以下步骤：
步骤1、按照泥料成分配比配置泥料，将配成的反应烧结碳化硅泥料挤出成型后形成素坯；
步骤2、素坯放置到形状对应的工具工装上限型，一并送入具有温度、湿度控制功能的烘房中，按照对应的升温曲线对素坯进行升温干燥；所述的升温曲线为：每小时升两度，最高温度不超过50度，在最高温度保温，湿度低于20%，素坯出烘房，当湿度超过50%时，进行排湿处理；
步骤3、干燥后的素坯进行加工处理，加工至合适尺寸，待用；
步骤4、按照浆料配方成份及工艺顺序制备浆料；所述的工艺顺序为：水中分别加入三次助剂，每次搅拌10-30分钟后，然后加入炭黑，搅拌20-50分钟后，依次加入不同颗粒大小的三种碳化硅，边加入边搅拌，搅拌24-48小时，并检测粘度，不符合继续加入水，合格后备用；
步骤5、采用真空罐承装浆料，进行真空处理，排出浆料中残余气泡，然后倒入浆料承装容器或喷浆罐中，再将干燥后素坯浸泡注入浆料承装容器中浆料中或用气压式喷枪将浆料喷到素坯上，使素坯表面吸浆，形成致密的薄层；
步骤6、表面吸附浆料后，干燥；
步骤7、干燥后的素坯装炉烧结。
所述的浸泡方式的素坯表面薄层为0.1-0.5mm，喷浆方式的素坯表面薄层为小于0.1mm。
所述的步骤1及步骤4中干燥到水分含量小于0.1%。
所述的反应烧结碳化硅泥料的成分按份数比为：碳化硅微粉75～90份、碳粉3～20、石墨1～8份、乙二醇 0.1～0.5份、聚丙烯酸铵0.1～0.5份、聚乙烯醇2～10份。
所述的浆料中成分按质量分数比为：水分15-30份、碳化硅70-80份、炭黑5-6份、助剂0.1-2份。
所述的助剂采用氧化钇，助剂分三次加入，三次加入质量比为1：2：5。
所述的碳化硅采用三种颗粒大小不同的碳化硅A、碳化硅B、碳化硅C，碳化硅A、碳化硅B及碳化硅C的质量比为1：2：1，颗粒大小根据产品设计决定。
所述的喷浆以半径小于0.5m的扇形面积采用均匀排列方式表面喷浆，喷浆速度为0.5-1m/s，素坯90度旋转喷浆，每转一个角度喷三次，浆料用量为目标涂层厚度×待涂层面积×1.2。
实施例
产品性能对比，挤出样品1、样品2、样品3，样品1不做处理直接烘干，样品2烘干后浸泡浆料30s,形成涂层厚度0.4-0.5mm，样品3烘干后喷涂3遍浆料，形成0.1mm厚度的涂层，经检测，碳化硅的含量，样品1 82% ，样品2 85%，样品3 84.7%，弯曲强度检测，样品1均值258MPa，样品2均值274MPa，样品3均值265.7MPa。
耐高温实验：
市面常规反应烧结碳化硅产品最高耐温1300度，本发明所得产品最高耐温1500度。

Claims (8)

1.一种反应烧结碳化硅产品的表面改性方法，包括以下步骤：
步骤1、按照泥料成分配比配置泥料，将配成的反应烧结碳化硅泥料挤出成型后形成素坯；
步骤2、素坯放置到形状对应的工具工装上限型，一并送入具有温度、湿度控制功能的烘房中，按照对应的升温曲线对素坯进行升温干燥；所述的升温曲线为：每小时升两度，最高温度不超过50度，在最高温度保温，湿度低于20%，素坯出烘房，当湿度超过50%时，进行排湿处理；
步骤3、干燥后的素坯进行加工处理，加工至合适尺寸，待用；
步骤4、按照浆料配方成份及工艺顺序制备浆料；所述的工艺顺序为：水中分别加入三次助剂，每次搅拌10-30分钟后，然后加入炭黑，搅拌20-50分钟后，依次加入不同颗粒大小的三种碳化硅，边加入边搅拌，搅拌24-48小时，并检测粘度，不符合继续加入水，合格后备用；
步骤5、采用真空罐承装浆料，进行真空处理，排出浆料中残余气泡，然后倒入浆料承装容器或喷浆罐中，再将干燥后素坯浸泡注入浆料承装容器中浆料中或用气压式喷枪将浆料喷到素坯上，使素坯表面吸浆，形成致密的薄层；
步骤6、表面吸附浆料后，干燥；
步骤7、干燥后的素坯装炉烧结。
2.根据权利要求1所述的一种反应烧结碳化硅产品的表面改性方法，其特征在于，所述的浸泡方式的素坯表面薄层为0.1-0.5mm，喷浆方式的素坯表面薄层为小于0.1mm。
3.根据权利要求1所述的一种反应烧结碳化硅产品的表面改性方法，其特征在于，所述的步骤1）及步骤4）中干燥到水分含量小于0.1%。
4.根据权利要求1所述的一种反应烧结碳化硅产品的表面改性方法，其特征在于，所述的反应烧结碳化硅泥料的成分按份数比为：碳化硅微粉75～90份、碳粉3～20、石墨1～8份、乙二醇 0.1～0.5份、聚丙烯酸铵0.1～0.5份、聚乙烯醇2～10份。
5.根据权利要求1所述的一种反应烧结碳化硅产品的表面改性方法，其特征在于，所述的浆料中成分按质量分数比为：水分15-30份、碳化硅70-80份、炭黑5-6份、助剂0.1-2份。
6.根据权利要求5所述的一种反应烧结碳化硅产品的表面改性方法，其特征在于，所述的助剂采用氧化钇，助剂分三次加入，三次加入质量比为1：2：5。
7.根据权利要求5所述的一种反应烧结碳化硅产品的表面改性方法，其特征在于，所述的碳化硅采用三种颗粒大小不同的碳化硅A、碳化硅B、碳化硅C，碳化硅A、碳化硅B及碳化硅C的质量比为1：2：1，颗粒大小根据产品设计决定。
8.根据权利要求1所述的一种反应烧结碳化硅产品的表面改性方法，其特征在于，所述的喷浆以半径小于0.5m的扇形面积采用均匀排列方式表面喷浆，喷浆速度为0.5-1m/s，素坯90度旋转喷浆，每转一个角度喷三次，浆料用量为目标涂层厚度×待涂层面积×1.2。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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