一种采用热压成型工艺制备SiC-C质板材的工艺方法技术

本发明专利技术涉及一种SiC

【技术实现步骤摘要】
一种采用热压成型工艺制备SiC
‑
C质板材的工艺方法


[0001]本专利技术属于耐火材料
，具体涉及到一种采用热压成型工艺制备SiC
‑
C质板材的工艺方法。

技术介绍

[0002]SiC
‑
C质板材具有耐高温、耐侵蚀和抗热震性好等各种优异性能，可用于多种高温冶炼炉和热工设备中；通常采用浇注工艺制成预制件，但因气孔率相对较高，更多采用摩擦压力机或液压设备，在一定压力条件下压制成固定形状，经高温热处理后得到最终产品；上述制备过程中，每个处理程序间均是各自独立的；压制后材料性能的改善完全依赖热烧成制度对材料性能产生影响；为提升SiC
‑
C质耐火材料的高温性能，热处理时须要一定保护气氛防止SiC和C质原料氧化，更需较高温度(一般大于1400℃)进行长时间烧结才能提升材料的结合强度。
[0003]为克服当前制备工艺的不足，提升耐火材料的高温性能，将热处理和成型过程合并实现中低温热压制备SiC
‑
C质板材，不仅可保障耐火材料的各项性能和使用效果，还能免除高温烧结工序，极大降低耐火材料的生产成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对上述技术问题，克服现有技术不足，提供了一种采用热压成型工艺制备SiC
‑
C质板材的工艺方法。
[0005]本专利技术为完成上述目的采用如下技术方案：一种采用热压成型工艺制备SiC
‑
C质板材的工艺方法，SiC
‑
C质板材以碳化硅和碳为主原料，保障材料具有较高的耐火度、耐磨性、抗侵蚀性能和抗热震稳定性；采用常温临时结合剂固定材料的基本形状和基本结构，且常温临时结合剂在不超过300℃的较低温度下，其组分基本可燃烧殆尽，不会对耐材的高温性能产生任何不利影响；所述SiC
‑
C质板材的原料中还加入有铝基纤维；制备方法为将原料在轮碾机中充分混匀和困料；在热压成型机中先常温成型，成型压力30
‑
80MPa；之后热压设备进入Ar气气氛保护和升温控制程序；当热压设备升至650℃~750℃后进行控温，保温时长不低于30min；之后二次加压成型，成型压力5
‑
30MPa；最后，随着热压设备共同降温后即获得最终制品；所述的铝基纤维借助低熔点铝元素在650℃~750℃区间范围内呈现熔融或半熔融状态，具有较好的金属塑性；在热压设备的压力条件下以液相或半液相进入耐火材料内部，即可起到填充气孔的作用，降低材料气孔率，还可将周围物料更加紧密链接在一起，增加材料的直接结合力。
[0006]所述SiC
‑
C质板材的原料组成及加入比例为：3
‑
1mm碳化硅, 1
‑
10%；1
‑
0mm碳化硅, 35
‑
45%；200
‑
325目碳化硅, 30
‑
40%；>800目碳化硅, 5
‑
10%；石墨, 1
‑
5%以及铝基纤维, 10
‑
20%；所有原料总重量为100%，另外加常温临时结合剂，3
‑
5%。所述碳化硅包括碳化硅颗粒和碳化硅细粉；碳化硅颗粒和碳化硅细粉为工业或天然碳化硅中的任意一种，SiC含量大于90%以上。
[0007]所述石墨为天然石墨或人造石墨的任意一种，其粒度小于100目，C含量大于90%以上。
[0008]所述铝基纤维为Al含量大于95%以上的金属铝基纤维中的任意一种。
[0009]所述常温临时结合剂为液压油、润滑油或食用油的任意一种。
[0010]本专利技术提出了一种采用热压成型工艺制备SiC
‑
C质板材的工艺方法；以碳化硅和碳为主原料，保障材料具有较高的耐火度、耐磨性、抗侵蚀性能和抗热震稳定性；以液压油等为常温临时结合剂，固定材料的基本形状和基本结构，且在较低温度下(一般不超过300℃)，其组分基本可燃烧殆尽，不会对耐材的高温性能产生任何不利影响。
[0011]本专利技术加入铝基纤维是借助低熔点(660℃)铝元素在650℃~750℃区间范围内呈现熔融或半熔融状态，具有较好的金属塑性；在一定压力条件下以液相或半液相进入耐火材料内部，不仅可起到填充气孔的作用，降低材料气孔率；更重要的是可将周围物料更加紧密链接在一起，增加材料的直接结合力。同时金属纤维粒度小(横向尺寸在微米级)，韧性高，易于在耐材中分散，利于提高材料的均匀性，增加耐火材料的断裂韧性。同时部分铝基液态物还可能与石墨碳反应形成微晶碳化铝Al4C3，进一步提升材料的结合强度，达到优化材料结构和性能的效果。
[0012]综上所述，本专利技术具有如下优点：(1) 本专利技术采用热压成型工艺制备SiC
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C板材，消除了传统碳化硅质耐材需高温烧成的能耗工序，不仅制作流程简单，生产成本大幅降低。
[0013](2) 本专利技术利用铝基元素一定温度下的可塑态实现材料的二次压制成型，不仅不会破坏常温时的压制形态和材料结构，且利用填充性能进一步强化材料的组织结构，增加材料的致密度，提升材料的结合强度。
[0014](3) 本专利技术采用二次成型，可降低一次成型的工艺控制要求，减少困料时长，进一步简化材料的制作流程。
[0015](4) 本专利技术采用的原料和临时结合剂均属于环保型原料，制备过程中几乎不会形成污染性的气体，符合国家环保政策和行业规定。
具体实施方式
[0016]结合给出的实施例，对本专利技术加以说明，但不构成对本专利技术的任何限制。先将骨料放进轮碾机内混碾5 min，沿一定的方向缓慢加入约1/3的结合剂再混碾3~5 min。然后将用强力搅拌机预混后的基质全部加入轮碾机混碾8~10min，最后将剩余的结合剂缓慢加入继续混碾约20 min后出料。困料6小时后即可进行处理。
[0017]实施例1：以95碳化硅为颗粒和细粉，其3
‑
1mm, 1
‑
0mm, 200
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325目,800目的加入比例依次为5%，40%，32%，10%；石墨，3%，铝纤维，10%；液压油(外加)，+3.5%。常温成型压力50MPa，当温度升至670℃后开始保温时间0.5h，之后在15 MPa 压制成型。
[0018]其性能指标：容重2.63~2.65g/cm3；耐压强度50~55MPa。实施例2：以90碳化硅为颗粒和细粉，其3
‑
1mm, 1
‑
0mm, 200
‑
325目,1000目的加入比例依次为10%，35%，30%，5%；石墨，1%，铝纤维，20%；液压油(外加)，+5%。常温成型压力40MPa，当温度升至670℃后开始保温时间1h，之后在20 MPa 压制成型。
[0019]其性能指标：容重2.60~2.63g/cm3；耐压强度45~50MPa。
[0020]实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种采用热压成型工艺制备SiC
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C质板材的工艺方法，其特征在于：SiC
‑
C质板材以碳化硅和碳为主原料，保障材料具有较高的耐火度、耐磨性、抗侵蚀性能和抗热震稳定性；采用常温临时结合剂固定材料的基本形状和基本结构，且常温临时结合剂在不超过300℃的较低温度下，其组分基本可燃烧殆尽，不会对耐材的高温性能产生任何不利影响；所述SiC
‑
C质板材的原料中还加入有铝基纤维；工艺方法为将原料在轮碾机中充分混匀和困料；在热压成型机中先常温成型，成型压力30
‑
80MPa；之后热压设备进入Ar气气氛保护和升温控制程序；当热压设备升至650℃~750℃后进行控温，保温时长不低于30min；之后二次加压成型，成型压力5
‑
30MPa；最后，随着热压设备共同降温后即获得最终制品；所述的铝基纤维借助低熔点铝元素在650℃~750℃区间范围内呈现熔融或半熔融状态，具有较好的金属塑性；在热压设备的压力条件下以液相或半液相进入耐火材料内部，即可起到填充气孔的作用，降低材料气孔率，还可将周围物料更加紧密链接在一起，增加材料的直接结合力。2.如权利要求1所述的一种采用热压成型工艺制备SiC
‑
C质板材的工艺方法，其特征在于：所述SiC
‑
C质板材的原料组成及加入比例为：3
‑
1mm碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳军，冯海霞，王刚，唐碧辉，
申请(专利权)人：中钢集团洛阳耐火材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：