陶瓷传热元件气孔填充剂、陶瓷传热元件气孔的填充方法及陶瓷传热元件技术

本发明专利技术公开了陶瓷传热元件气孔填充剂、陶瓷传热元件气孔的填充方法及陶瓷传热元件，本发明专利技术的陶瓷传热元件气孔填充剂是一种浸渗填充剂，主要包括粘结剂、悬浮剂、分散剂和填料。其中粘结剂的作用是让填充剂能与陶瓷本体牢固粘结在一起，悬浮剂的作用是防止固体填料因密度较大而发生沉降，分散剂的作用是防止填料凝聚结团，最终使填料均匀分散和粘结剂充分均匀混合，填料的作用是提高填充剂的热导率，增强陶瓷本体的机械强度。采用该陶瓷传热元件气孔填充剂可以完全填充陶瓷换热元件的气孔和裂纹缺陷，避免出现介质串混，并且可以提升陶瓷换热元件的热导率和结构强度。

【技术实现步骤摘要】
陶瓷传热元件气孔填充剂、陶瓷传热元件气孔的填充方法及陶瓷传热元件
本专利技术涉及陶瓷
，具体而言，涉及陶瓷传热元件气孔填充剂、陶瓷传热元件气孔的填充方法及陶瓷传热元件。
技术介绍
石油化工行业加热炉回收低温烟气余热时，金属材料制造空气预热器一般都会遇到露点腐蚀问题。为了防止低温露点腐蚀，采用非金属结构陶瓷材料来制作传热元件结构陶瓷属于无机非金属材料，其化学成分以酸性氧化物SiO2为主，除氢氟酸和高温磷酸外，耐所有无机酸的腐蚀，结构陶瓷材料，化学稳定性好、高硬度、耐高温、耐磨损，适合作空气预热器传热元件。但是结构陶瓷换热元件坯体经烧结成型后，通常存在大量开孔、闭孔和直通气孔缺陷，特别是直通气孔缺陷的存在，会使传热元件出现介质串混、泄露等问题，严重影响换热器的应用。填充陶瓷气孔和裂纹缺陷的材料主要有两种：一种填充材料是陶瓷釉，即通过在陶瓷表面施釉来改善陶瓷表面的性能，减少陶瓷的直通气孔。这种填充材料的缺点是：陶瓷釉的热导率较低，施釉会造成陶瓷换热器传热能力下降；陶瓷釉不能填充陶瓷传热元件内部气孔，这是由于陶瓷传热元件烧结成型时，陶瓷内部气孔压力升高，釉料不能完全填充陶瓷的气孔，造成烧结后陶瓷内部气孔缺陷依然存在，由于气体的热导率远低于固体，这会使陶瓷的热导率进一步降低。第二种填充材料是填充剂和促烧剂，即直接在陶瓷原料中加入气孔填充剂和促烧剂，弥补陶瓷颗粒之间的孔隙，并且通过促进烧结的方法，提高材料的烧成致密性，达到提高材料强度的目的。但气孔填充剂和促烧剂不能完全避免陶瓷制品中的气孔和裂纹等缺陷，难以制作不能渗透串混的陶瓷传热元件。专利CN201710273347.7介绍了一种五氧化二钒结合碳化硅耐火材料。包括80-120份高纯碳化硅粉、0.2-2份五氧化二钒粉和1-5份铝硅合金粉。本专利技术还公开了此种五氧化二钒结合碳化硅耐火材料的制备方法。五氧化二钒作为气孔填充剂和促烧剂，五氧化二钒在烧成中会弥补碳化硅颗粒之间的孔隙，而且在烧成中还可以起到促进烧结的效果，提高材料的烧成致密性，达到提高材料强度的目的。铝硅合金粉为抗氧化剂，铝硅合金在烧成过程中，会优先于碳化硅与有氧气氛发生反应，同时形成了一层致密结构，从而提高抗氧化性和机械性能。该专利技术可以提高材料的烧成致密性和弥补碳化硅颗粒之间的孔隙，但不能保证可以完全避免碳化硅陶瓷制品中的气孔缺陷，这对于陶瓷传热元件来说，并不能避免换热介质的串混。鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供陶瓷传热元件气孔填充剂、陶瓷传热元件气孔的填充方法及陶瓷传热元件。本专利技术是这样实现的：本专利技术提供一种陶瓷传热元件气孔填充剂，包括以下质量份的组分：粘结剂40-60份、悬浮剂5-12份、分散剂5-12份和填料16-50份。本专利技术还提供一种上述陶瓷传热元件气孔填充剂的制备方法，包括以下步骤：将粘结剂、悬浮剂、分散剂和填料混合，加热搅拌直至形成均匀的混合溶液，制得陶瓷传热元件气孔填充剂。本专利技术还提供一种陶瓷传热元件气孔的填充方法，包括：在真空条件下使陶瓷传热元件在陶瓷传热元件气孔填充剂中进行真空浸渗，再将气孔中填充有上述陶瓷传热元件气孔填充剂的陶瓷传热元件进行升温固化。本专利技术还提供一种陶瓷传热元件，该陶瓷传热元件采用上述的填充方法进行气孔填充而得。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供了陶瓷传热元件气孔填充剂、陶瓷传热元件气孔的填充方法及陶瓷传热元件，本专利技术的陶瓷传热元件气孔填充剂是一种多元浸渗填充剂，主要由粘结剂、悬浮剂、分散剂和填料组成。其中粘结剂的作用是让填充剂能与陶瓷本体牢固粘结在一起，悬浮剂的作用是防止固体填料因密度较大而发生沉降，分散剂的作用是防止填料凝聚结团，最终使填料均匀分散和粘结剂充分均匀混合。填料的作用是提高填充剂的热导率，增强陶瓷本体的机械强度，该陶瓷传热元件气孔填充剂可以完全填充陶瓷换热元件的气孔和裂纹缺陷，避免出现介质串混，并且可以提升陶瓷换热元件的热导率和结构强度，在真空条件下使陶瓷传热元件在上述陶瓷传热元件气孔填充剂中进行真空浸渗，再将气孔中填充有上述气孔填充剂的陶瓷传热元件进行升温固化，得到的陶瓷传热元件不具有内部气孔缺陷和表面裂纹缺陷，并具有很高的热导率和抗压强度。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。针对目前结构陶瓷换热元件存在直通气孔、裂纹等缺陷，以及陶瓷釉气孔填充剂不能完全填充陶瓷传热元件气孔和裂纹缺陷，所带来的陶瓷换热元件热导率降低问题，本专利技术实施例提出了一种用真空浸渗法填充陶瓷换热元件直通气孔、裂纹缺陷的填充剂，涉及一种耐腐蚀结构陶瓷换热元件气孔、裂纹等缺陷的填充剂，适用于填充修复低温余热回收系统的陶瓷传热元件，采用本专利技术实施例提供的填充剂可以完全填充陶瓷换热元件的气孔和裂纹缺陷，避免出现介质串混，并且可以提升陶瓷换热元件的热导率和结构强度。本专利技术实施例提供的陶瓷传热元件气孔填充剂，针对专利技术人已申请的组成为“粘结剂+填料”型填充剂进行的进一步改进，由于“粘结剂+填料”型填充剂施工难度大，填充效果不均匀，从而造成填充陶瓷传热元件缺陷的效果不理想。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：第一方面，本专利技术实施例提供一种陶瓷传热元件气孔填充剂，该气孔填充剂主要由粘结剂、悬浮剂、分散剂和填料等组成。其中，粘结剂包括：水玻璃、有机硅、酚醛树脂、呋喃树脂等。悬浮剂主要有：聚氯乙烯、聚苯乙烯等。分散剂为聚四氟乙烯乳液等。填料除了耐酸腐蚀外，还要有良好的热导率，通常选石墨微粉、碳化硅微粉和莫来石微粉等作填充剂的填料。其中石墨为人造石墨材料，碳化硅为α-碳化硅微粉。以上的粘结剂、悬浮剂、分散剂和填料均应具有耐酸腐蚀性能。本专利技术实施例提供了一种陶瓷传热元件气孔填充剂，该陶瓷传热元件气孔填充剂是一种多元浸渗填充剂，其中，粘结剂的作用是让填充剂能与陶瓷本体牢固粘结在一起，悬浮剂的作用是防止固体填料因密度较大而发生沉降，分散剂的作用是防止填料凝聚结团，最终使填料均匀分散和粘结剂充分均匀混合，填料的作用是提高填充剂的热导率，增强陶瓷本体的机械强度。具体的：本专利技术实施例提供的陶瓷传热元件气孔填充剂中的粘结剂包括：水玻璃、有机硅、酚醛树脂、呋喃树脂等。通常多元陶瓷填充剂的粘结剂主要有：水玻璃、酚醛树脂、有机硅、甲基纤维素、呋喃树脂和环氧树脂等。然而，试验表明，用甲基纤维素作粘结剂，陶瓷传热模块的热导率和抗压强度几乎得不到有效提高。这是由于甲基纤维素的作用主要是增稠和提高表面活性，其和填料之间的粘结力较低，在陶瓷传热元件填充后高温烘干时，粘结剂部分熔化会造成填充剂变得松散而脱落，达不到填充陶瓷缺陷的目的。呋喃树脂由于质地较脆，用作粘结剂会带来填充剂脆性增加，强度降低，不利于填充陶瓷气孔缺陷。环氧树本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷传热元件气孔填充剂，其特征在于，包括以下质量份的组分：粘结剂40-60份、悬浮剂5-12份、分散剂5-12份和填料16-50份。/n

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷传热元件气孔填充剂，其特征在于，包括以下质量份的组分：粘结剂40-60份、悬浮剂5-12份、分散剂5-12份和填料16-50份。


2.根据权利要求1陶瓷传热元件气孔填充剂，其特征在于，包括以下重量份的组分：粘结剂48-55份、悬浮剂8-10份、分散剂8-10份和填料25-32份。


3.根据权利要求1陶瓷传热元件气孔填充剂，其特征在于，所述粘结剂包括水玻璃、有机硅、酚醛树脂和呋喃树脂中的至少一种。


4.根据权利要求1陶瓷传热元件气孔填充剂，其特征在于，所述悬浮剂包括聚氯乙烯和聚苯乙烯中的至少一种。


5.根据权利要求1陶瓷传热元件气孔填充剂，其特征在于，所述分散剂为聚四氟乙烯乳液。


6.根据权利要求1陶瓷传热元件气孔填充剂，其特征在于，所述填料包括石墨微粉和碳化硅微粉中的至少一种；
优选地，所述石墨微粉选自人造石墨材料，所述碳化硅微粉为α-碳化硅微粉；
优选地，所述填料的微粉粒径为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：高晓红，孙志钦，孟庆凯，李玖重，郜建松，牛凤宾，周天宇，张婧帆，高跃成，段彦明，王恒博，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中石化炼化工程集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11