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一种高温抗折型氮化硅结合碳化硅棚板及其制备方法

2021-02-16 04:36:42

一种高温抗折型氮化硅结合碳化硅棚板及其制备方法

  技术领域

  本发明涉及陶瓷烧制技术领域,特别是涉及一种高温抗折型氮化%20硅结合碳化硅棚板及其制备方法。

  背景技术

  碳化硅(SiC)是用石英砂、石油焦、木屑等原料通过电阻炉高%20温冶炼而成。碳化硅又称碳硅石。在当代C、N、B等非氧化物高技术%20耐火原料中,碳化硅为应用最广泛、最经济的一种,可以称为金钢砂%20或耐火砂。目前中国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳化硅%20两种,均为六方晶体,比重为3.20~3.25,显微硬度为2840~%203320kg/mm2,故以氮化硅为基体的棚板在陶瓷烧结领域得到了广泛的%20应用,碳化硅棚板在陶瓷烧结过程中存在气孔率较大,高温抗折强度%20不高的缺点,使得碳化硅棚板在陶瓷烧结过程中容易出现断裂的情%20况,使得棚板的使用性能较差。

  发明内容

  为解决上述技术问题,本发明的一个目的在于提供一种高温抗折%20型氮化硅结合碳化硅棚板,通过添加氮化硅和稀土氧化物,可有效的%20减小棚板的气孔率,提高棚板的高温抗折强度。

  本发明的另一个目的在于提供一种高温抗折型氮化硅结合碳化%20硅棚板的制备方法,坯料在烧结过程中出现的变形较小;有效的减小%20模压成型时坯料与模具之间的摩擦阻力。

  本发明的一种高温抗折型氮化硅结合碳化硅棚板,高温抗折型氮%20化硅结合碳化硅棚板由以下质量百分比的原料组成:碳化硅粉%2065%-75%、氮化硅粉10%-20%、除铁废砂浆5%-10%、稀土氧化物5%-10%%20和高岭黏土2%-5%。

  高温抗折型氮化硅结合碳化硅棚板的制备方法包括以下步骤:

  S1、混料:按照质量百分比将碳化硅粉、氮化硅粉、废砂浆、稀%20土氧化物和高岭黏土投入至高效混料机中进行搅拌混合;

  S2、球磨:将混料投入至聚乙烯球磨罐中,对混料进行球磨处理;

  S3、干燥:将球磨好的混料转入烘干箱内进行烘干;

  S4、造粒、过筛和困料:干燥好的混料进入造粒机进行造粒,之%20后将颗粒过筛,过筛之后将颗粒转入至料仓内进行困料;

  S5、压制成型:将困料完成的颗粒转入至成型机模具中模压成型,%20模具使用以挥发的煤油进行润滑;

  S6、将压制成型的坯料转入至窑炉中烧结生成氮化硅结合碳化硅%20棚板,烧结过程中将坯料在窑炉内竖装码放。

  本发明的一种高温抗折型氮化硅结合碳化硅棚板,由以下质量百%20分比的原料组成:碳化硅粉70%-75%、氮化硅粉10%-15%、除铁废砂%20浆5%-10%、稀土氧化物5%-10%和高岭黏土2%-5%。

  本发明的一种高温抗折型氮化硅结合碳化硅棚板,S1中稀土氧%20化物为氧化镝、氧化铒、氧化钇、氧化铕、氧化镧和氧化镨中的一种%20或多种。

  本发明的一种高温抗折型氮化硅结合碳化硅棚板,S2中球磨转%20速控制400-420r/min,球磨时间保持在35分钟左右。

  本发明的一种高温抗折型氮化硅结合碳化硅棚板,S4中造粒之%20后的颗粒大小为1mm-1.5mm。

  本发明的一种高温抗折型氮化硅结合碳化硅棚板,S1中高效混%20料机中搅拌桨的转速控制在650-700转/分钟。

  本发明的一种高温抗折型氮化硅结合碳化硅棚板,S3中烘干箱%20的烘干温度保持在72-77摄氏度,时间为4-4.5小时。

  本发明的一种高温抗折型氮化硅结合碳化硅棚板,S4中颗粒在%20料仓内的困料时间保持在25-30小时。

  与现有技术相比本发明的有益效果为:一、碳化硅棚板中添加氮%20化硅和稀土氧化物成分,碳化硅大颗粒被含有粒状碳化硅、颗粒状氮%20化硅和纤维状氮化硅的基质包围,在高温时,棚板表面形成的二氧化%20硅玻璃相封闭了气孔,有效的防止了内部材料被氧化,保持强度不会%20迅速下降,氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料,它是一种超硬物质,%20本身具有润滑性,并且耐磨损,为原子晶体,高温时抗氧化,且它还%20能抵抗冷热冲击,在空气中加热到1000℃以上,急剧冷却再急剧加%20热,也不会碎裂,有效的减小棚板的气孔率,提高棚板的高温抗折强%20度;二、烧结过程中将坯料在窑炉内竖装码放,可以减小坯料受到高%20温时出现的弯折;三、将成型机模具使用易挥发的煤油作为润滑剂进%20行润滑,煤油以挥发的特性使得不会造成模具和坯料被污染,且煤油%20可对坯料和模具进行润滑,减小成型时产生的摩擦力,有效的减轻压%20制过程中出现的压力传递偏差。

  具体实施方式

  下面结合实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。%20以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。

  实施例1:

  S1、按照质量配比取碳化硅粉65%、氮化硅粉20%、除铁废砂浆%207%、稀土氧化物5%和高岭黏土3%,加入高效混料机内进行混料,设%20置混料机搅拌桨的转速为680转/分钟;

  S2、球磨:将混料投入至聚乙烯球磨罐中,对混料进行球磨处理,%20球磨转速控制400r/min,球磨时间保持在35分钟左右;

  S3、干燥:将球磨好的混料转入烘干箱内进行烘干,烘干温度保%20持在72-77摄氏度,时间为4.2小时;

  S4、造粒、过筛和困料:干燥好的混料进入造粒机进行造粒,颗%20粒大小为1.2mm,之后将颗粒过筛,过筛之后将颗粒转入至料仓内进%20行困料,在料仓内的困料时间为在27小时;

  S5、压制成型:将困料完成的颗粒转入至成型机模具中模压成型,%20模具使用易挥发的煤油进行润滑;

  S6、将压制成型的坯料转入至窑炉中烧结生成氮化硅结合碳化硅%20棚板,烧结过程中将坯料在窑炉内竖装码放。

  实施例2:

  S1、按照质量配比取碳化硅粉75%、氮化硅粉10%、除铁废砂浆%207%、稀土氧化物5%和高岭黏土3%,加入高效混料机内进行混料,设%20置混料机搅拌桨的转速为680转/分钟;

  S2、球磨:将混料投入至聚乙烯球磨罐中,对混料进行球磨处理,%20球磨转速控制400-420r/min,球磨时间保持在35分钟左右;

  S3、干燥:将球磨好的混料转入烘干箱内进行烘干,烘干温度保%20持在72-77摄氏度,时间为4.2小时;

  S4、造粒、过筛和困料:干燥好的混料进入造粒机进行造粒,颗%20粒大小为1.5mm,之后将颗粒过筛,过筛之后将颗粒转入至料仓内进%20行困料,在料仓内的困料时间为在27小时;

  S5、压制成型:将困料完成的颗粒转入至成型机模具中模压成型,%20模具使用易挥发的煤油进行润滑;

  S6、将压制成型的坯料转入至窑炉中烧结生成氮化硅结合碳化硅%20棚板,烧结过程中将坯料在窑炉内竖装码放。

  实施例3:

  S1、按照质量配比取碳化硅粉70%、氮化硅粉15%、除铁废砂浆%207%、稀土氧化物5%和高岭黏土3%,加入高效混料机内进行混料,设%20置混料机搅拌桨的转速为680转/分钟;

  S2、球磨:将混料投入至聚乙烯球磨罐中,对混料进行球磨处理,%20球磨转速控制400-420r/min,球磨时间保持在35分钟左右;

  S3、干燥:将球磨好的混料转入烘干箱内进行烘干,烘干温度保%20持在72-77摄氏度,时间为4.2小时;

  S4、造粒、过筛和困料:干燥好的混料进入造粒机进行造粒,颗%20粒大小为1.3mm,之后将颗粒过筛,过筛之后将颗粒转入至料仓内进%20行困料,在料仓内的困料时间为在27小时;

  S5、压制成型:将困料完成的颗粒转入至成型机模具中模压成型,%20模具使用易挥发的煤油进行润滑;

  S6、将压制成型的坯料转入至窑炉中烧结生成氮化硅结合碳化硅%20棚板,烧结过程中将坯料在窑炉内竖装码放。

  对比例1:

  S1、按照质量配比取碳化硅粉85%、除铁废砂浆7%、稀土氧化物%205%和高岭黏土3%。

  对比例2:

  S1、按照质量配比取碳化硅粉80%、氮化硅粉15%、除铁废砂浆%207%和高岭黏土3%。

  对比例3:

  S1、按照质量配比取碳化硅粉90%、除铁废砂浆7%和高岭黏土%203%。

  对比例4:

  与实施例3的区别在于模具未使用易挥发的煤油进行润滑。

  对比例5:

  与实施例3的区别在于烧结过程中未将坯料在窑炉内竖装码放,%20而是横置。

  由实施例1-3以及对比例1-5制得的棚板,进行的如下测试分析,%20得到以下数据:

  

  由实施例1-3以及对比例1-5得出的气孔率和抗弯强度可知,碳 化硅棚板中添加氮化硅和稀土氧化物成分,碳化硅大颗粒被含有粒状 碳化硅、颗粒状氮化硅和纤维状氮化硅的基质包围,在高温时,棚板 表面形成的二氧化硅玻璃相封闭了气孔,有效的防止了内部材料被氧 化,保持强度不会迅速下降,氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料,它 是一种超硬物质,本身具有润滑性,并且耐磨损,为原子晶体,高温 时抗氧化,且它还能抵抗冷热冲击,在空气中加热到1000℃以上, 急剧冷却再急剧加热,也不会碎裂,稀土氧化物作为稳定剂,烧结助 剂加入之后,可以明显的提高和改善碳化硅棚板的强度和韧性,有效 的减小棚板的气孔率,提高棚板的高温抗折强度;将成型机模具使用 易挥发的煤油作为润滑剂进行润滑,煤油以挥发的特性使得不会造成 模具和坯料被污染,且煤油可对坯料和模具进行润滑,减小成型时产 生的摩擦力,有效的减轻压制过程中出现的压力传递偏差;烧结过程 中将坯料在窑炉内竖装码放,可以减小坯料受到高温时出现的弯折。

  以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的 普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出 若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

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