一种无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管及其加工方法技术

本发明专利技术公开了一种无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管及其加工方法，无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管的材料按质量百分比计，包括55％

【技术实现步骤摘要】
一种无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管及其加工方法


[0001]本专利技术属于陶瓷制备
，具体为一种无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管及其加工方法。

技术介绍

[0002]换热器管是换热器的核心部件，其热导率的高低决定着换热器换热效率的高低，其耐腐蚀性决定了换热器耐腐蚀性，其耐高温性影响着换热器的耐高温性，其抗热震性能的好坏将直接影响着换热器的使用寿命。
[0003]陶瓷以高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀及良好的化学稳定性等优点而备受人们青睐，尤其是在高温工程领域有着广泛的应用，如高温窑具、发动机涡轮片、高温轴承、燃气喷管、高温过滤器、陶瓷隔热瓦、陶瓷换热器等，陶瓷材料主要是由离子键、共价键，或者他们的混合键组成。陶瓷材料再生产和使用过程中都要受到一定温度变化的影响，只是温度骤变的程度各不相同，材料承受温度骤变而不致破坏的能力称之为抗热震性或抗热冲击性。陶瓷材料最明显的弱点是脆性大，也即抗热震性差，而且导热性能差、弹性模量大，容易导致材料的失效或破坏。
[0004]目前，换热器管的材质为不锈钢、碳质和陶瓷材料等。不锈钢材质换热管使用温度低于800℃，耐酸碱腐蚀性差；石墨耐腐蚀性好但热导率低、强度低、抗氧化性能差，这使得碳质材料换热管换热效率低，易损坏，而且不能在高温氧化气氛下使用，一般在低温环境获保护气氛下的高温环境应用。陶瓷换热管具有高温强度高，抗氧化、抗热震性能好、寿命长等优点，因而广泛用于冶金、石化、食品、制药等行业。目前产用制作陶瓷换热管的陶瓷材料主要有堇青石、莫来石、高铝石、焦宝石、碳化硅等，由于堇青石、莫来石、高铝石、焦宝石等材料制备的换热器管抗热震性能差、耐腐蚀性能差的问题。
[0005]因此，研究一种兼具抗热震性及耐腐蚀性的换热器管是目前陶瓷换热器管需要解决的一个技术难题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管，所述无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管提高了陶瓷换热器管的高抗热震性。
[0007]本专利技术还提出了一种无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管的加工方法，该加工方法的制备工艺简单、生产效率高、成本低，生产的换热器管具有热导率高、耐腐蚀、耐高温、抗热震性好、热膨胀系数低的特性。
[0008]根据本专利技术第一方面实施例的无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管，无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管的材料按质量百分比计，包括无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管的材料按质量百分比计，包括55％
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77％的碳化硅微粉、0％
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18％的氧化锆微粉、3
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7％的炭黑、3％
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6％的二硼化钛、2％
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5％的粘合剂、0.5～2％的润滑剂和8％
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25％的去
离子水；所述碳化硅微粉的粒径为0.45
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0.5微米，所述炭黑的粒径为1
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25纳米；所述的氧化锆微粉的纯度为4n，规格为5um，所述二硼化钛的规格为1um。
[0009]根据本专利技术的一些具体实施例，所述无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管的材料及其重量百分比组成如下：碳化硅微粉65％、炭黑5.88％、二硼化钛4.71％、粘合剂3.53％，润滑剂0.59％，去离子水20.29％。
[0010]根据本专利技术的一些具体实施例，所述无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管的材料及其重量百分比组成如下：碳化硅微粉71.50％、炭黑4.55％、二硼化钛5.68％、粘合剂4.55％，润滑剂1.02％，去离子水12.7％。
[0011]根据本专利技术的一些具体实施例，所述无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管的材料及其重量百分比组成如下：碳化硅微粉76.19％、炭黑3.57％、二硼化钛4.76％、粘合剂3.57％，润滑剂1.19％，去离子水24％。
[0012]根据本专利技术的一些具体实施例，：所述无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管的材料中，碳化硅微粉、炭黑、二硼化钛、粘合剂，润滑剂和去离子水的比例不变的情况下增加氧化锆微粉，所述氧化锆微粉的质量占比为12％
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16％。
[0013]根据本专利技术的一些具体实施例，所述的粘合剂为聚乙烯醇、聚乙二醇或甲基纤维素中的一种或两种以上的混合物。
[0014]根据本专利技术的一些具体实施例，所述的润滑剂为甘油、氮化硼、油酸或植物油中的一种或两种以上的混合物。
[0015]根据本专利技术实施例所述的无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管，碳化硅微粉、炭黑、二硼化钛、氧化锆均匀分散，确保烧成后陶瓷材料体积密度、硬度、强度、热导率等性能的均匀统一，均匀分散的炭黑为还原碳化硅粉体表面的氧化膜对换热器管的烧结提供可靠稳定的收缩率，降低换热器管的变形量。粘合剂起到粘结粉料和碳的作用，二硼化钛和氧化锆在换热器管的烧结过程中可以降低烧结温度，提高烧结密度。去离子水起到增加混合物流动性能，便于挤出。润滑剂在混合物挤出过程中起到润滑的作用，提高挤出效率，降低模具磨损。经无压烧结后的碳化硅陶瓷由于烧结温度高、碳化硅粉体颗粒度细、添加氧化锆、二硼化钛致使陶瓷材料密度高，这些原因的存在分散和消耗了材料受到热冲击时的热弹性应变能，而粉体颗粒度细造成气孔的存在有利于应力的松弛，很大程度上提高了陶瓷换热器管的高抗热震性。
[0016]根据本专利技术第二方面实施例的无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管的加工方法，包括以下步骤：S1、混料：按配比取原料混合均匀，获得混合泥料A；S2、炼泥：将步骤S1获得的混合泥料A炼制1
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4h，炼制温度为10
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60℃，炼制压强在真空度为0.06
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0.1MPa的环境中进行，得炼制后的泥料B；S3、陈化：步骤S3炼制后的泥料B于无氧条件下密封陈化45
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50小时；S4、挤出：将步骤S4中陈化后的泥料装入挤出机中真空挤出成型，得换热器管生坯，挤出机的挤出压力为12MPa，真空度为0.09MPa；S5、干燥：将步骤S4获得换热器管生坯放入微波干燥设备中进行中低温烘干，烘干温度为70℃，干燥时间为2
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3小时；S6、烧结：将步骤S5获得的干燥后的换热器管生坯置于烧结炉中进行烧结，烧结过程中通入氩气作为保护气体，冷却至室温，获得无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管。
[0017]根据本专利技术的一些具体实施例，所述步骤S1包括：S11、将碳化硅微粉、氧化锆粉体、炭黑、二硼化钛、粘合剂填入混料机中干混1
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3小时；S12、将润滑剂、去离子水分批加入
混料机中继续混制6
‑
8小时。
[0018]根据本专利技术的一些具体实施例，在所述步骤S6中，所述烧结炉为无压烧结炉，所述步骤S6包括：S61、将步骤S5获得的干燥后的换热器管生坯置于无压烧结炉中进行烧结；S62、将无压烧结炉的烧结温度升温至2170℃并保温120min，降温后得到高抗热震性碳化硅复合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管，其特征在于：无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管的材料按质量百分比计，包括55％
‑
77％的碳化硅微粉、0％
‑
18％的氧化锆微粉、3
‑
7％的炭黑、3％
‑
6％的二硼化钛、2％
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5％的粘合剂、0.5～2％的润滑剂和8％
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25％的去离子水；所述碳化硅微粉的粒径为0.45
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0.5微米，所述炭黑的粒径为1
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25纳米；所述的氧化锆微粉的纯度为4n，规格为5um，所述二硼化钛的规格为1um。2.根据权利要求1所述的一种无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管，其特征在于：所述无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管的材料及其重量百分比组成如下：碳化硅微粉65％、炭黑5.88％、二硼化钛4.71％、粘合剂3.53％，润滑剂0.59％，去离子水20.29％。3.根据权利要求1所述的一种无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管，其特征在于：所述无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管的材料及其重量百分比组成如下：碳化硅微粉71.50％、炭黑4.55％、二硼化钛5.68％、粘合剂4.55％，润滑剂1.02％，去离子水12.7％。4.根据权利要求1所述的一种无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管，其特征在于：所述无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管的材料及其重量百分比组成如下：碳化硅微粉76.19％、炭黑3.57％、二硼化钛4.76％、粘合剂3.57％，润滑剂1.19％，去离子水24％。5.根据权利要求2
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4中任意一项所述的一种无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管，其特征在于：所述无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管的材料中，在碳化硅微粉、炭黑、二硼化钛、粘合剂、润滑剂和去离子水的质量比不变的情况下增加氧化锆微粉，所述氧化锆微粉的质量占比为12％
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16％。6.根据权利要求1所述的一种无压烧结高抗热震碳化硅陶瓷换热器管，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘欢，李文杰，朱晓雪，栾秀静，
申请(专利权)人：山东百川智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：