專(zhuān)利名稱：一種碳化硅高溫陶瓷窯具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種耐火材料，具體的說(shuō)是一種用于高溫?zé)Y(jié)窯爐的碳化硅高溫陶瓷窯具。
背景技術(shù)：
窯具是一種高級(jí)耐火材料，其質(zhì)量好壞為燒成制品的質(zhì)量、生產(chǎn)成本有著直接的 影響。窯具的材料應(yīng)具備較高的耐火度、良好的熱穩(wěn)定性，較高的常溫和高溫強(qiáng)度，必須經(jīng) 受的起制品及窯具本身的負(fù)荷，良好的導(dǎo)熱性、低蓄熱性和抗氧化性能。碳化硅陶瓷由于 具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，優(yōu)良的耐磨性和優(yōu)異的高溫性能，已成為最重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料 而被廣泛采用。自上世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外推行陶瓷快速燒結(jié)技術(shù)，碳化硅陶瓷成為了 快速燒結(jié)窯爐用高溫窯具的首選材料。碳化硅質(zhì)窯具按內(nèi)部結(jié)合方式分為粘土結(jié)合、二氧 化硅結(jié)合、莫來(lái)石結(jié)合和重結(jié)晶直接結(jié)合等，結(jié)合方式不同，其高溫性能如高溫體積的溫度 性、強(qiáng)度、荷軟、抗氧化性和抗熱震性各不相同。與熔融石英質(zhì)等其他窯具制品相比，碳化 硅質(zhì)窯具的熱膨脹系數(shù)小，尤其是其熱導(dǎo)率高，熱震穩(wěn)定性好，而且在高溫下不產(chǎn)生形變。 但與其他氧化物高溫窯具相比，碳化硅質(zhì)窯具的高溫氧化性問(wèn)題突出，高溫氧化產(chǎn)物方石 英會(huì)發(fā)生體積膨脹，使窯具結(jié)構(gòu)疏松，以致產(chǎn)生裂紋而直接影響窯具的使用壽命和質(zhì)量。 如何提高碳化硅質(zhì)窯具的抗氧化性和抗熱震性已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外的研究課題。如公開(kāi)號(hào)為 CN101654359、CN1769241、CN1821179等專(zhuān)利提供的碳化硅陶瓷均沒(méi)有完全解決碳化硅陶瓷 高溫氧化性和抗熱震性的問(wèn)題，如何解決碳化硅陶瓷高溫氧化性和抗熱震性問(wèn)題，以提升 窯具的使用壽命，達(dá)到提升生產(chǎn)中的安全性，提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本的效果，正是發(fā) 明人要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了碳化硅陶瓷高溫氧化性問(wèn)題和抗熱震性問(wèn)題，提供了一種在高溫條 件下抗氧化性能優(yōu)異，抗熱震性好，使用壽命長(zhǎng)的高溫陶瓷窯具。其具體技術(shù)方案是一種碳化硅高溫陶瓷窯具，所述窯具包括坯胎以及抗氧化層， 所述坯胎和抗氧化層之間設(shè)有起過(guò)渡作用的中間層，其制造方法如下a制坯，將碳化硅、硅鋁凝膠、甲基纖維素和水混合攪拌制成漿料，將漿料制模成型 制成坯胎后烘干；b在所述坯胎表面噴涂硅鋁凝膠后烘干；c在所述坯胎表面噴涂抗氧化涂料后烘干；d燒結(jié)成型。
所述碳化硅高溫陶瓷窯具以碳化硅陶瓷為坯胎，表面覆蓋有涂料燒結(jié)而成的抗氧 化層，所述中間層為硅鋁凝膠燒結(jié)形成的莫來(lái)石相的結(jié)構(gòu)，所述中間層粘結(jié)坯胎和抗氧化 層，由于坯胎和抗氧化層之間的膨脹系數(shù)等物理性能相差過(guò)大，在加熱冷卻的循環(huán)中抗氧 化層容易開(kāi)裂、剝落，從而失去對(duì)坯胎的保護(hù)作用導(dǎo)致窯具抗氧化性變差，所述中間層的莫來(lái)石相結(jié)構(gòu)的膨脹系數(shù)等物理性能與所述坯胎和所述氧化層都接近，作為兩者之間的緩 沖，并且氧化層在坯胎上的附著力不好也容易剝落，而在中間層上附著力更強(qiáng)。作為優(yōu)選，所述硅鋁凝膠為三氧化二鋁和碳化硅粉末添加水研磨制成的凝膠。所 述三氧化二鋁和碳化硅粉末最終研磨至納米級(jí)的顆粒大小，與適量水形成凝膠狀物質(zhì)。所 述硅鋁凝膠燒結(jié)后形成莫來(lái)石相結(jié)構(gòu)，其膨脹系數(shù)等物理性能與所述坯胎和所述抗氧化層 接近。作為優(yōu)選，所述漿料按重量份為
12 24目碳化硅4 7份24 80目碳化硅1 3份150 320目碳化硅2 5份粒度320目以上碳化硅超微粉 0. 1 0. 6份甲基纖維素0. 1 1份硅鋁凝膠0. 1 1份水0.1 0.9 份所謂目是工業(yè)上粉末顆粒大小的粒度計(jì)量單位。將以上配方混合攪拌均勻，然后 根據(jù)需要壓模成型，在30度左右的溫度低溫烘干，過(guò)高的溫度會(huì)使水蒸發(fā)從而破壞坯胎的 內(nèi)部結(jié)構(gòu)。不同粒度的碳化硅為碳化硅陶瓷的主原料，甲基纖維素使所述漿料更易成型，在 碳化硅等粉末混合而成的漿料中其骨架支持作用，所述硅鋁凝膠在燒結(jié)后原位形成莫來(lái)石 相結(jié)構(gòu)，使坯胎膨脹系數(shù)等更接近中間層。作為優(yōu)選，所述涂料按重量份為三氧化二鋁0. 5 1. 5份南非紅柱石5 7份電熔莫來(lái)石1 2份煅燒莫來(lái)石1 2份木膠0. 05 0. 2 份所述三氧化二鋁和南方紅柱石粉末燒結(jié)后為主抗氧化原料，所述電熔莫來(lái)石和所 述煅燒莫來(lái)石在燒結(jié)后使抗氧化層的膨脹系數(shù)等物理性能接近中間層硅鋁凝膠燒結(jié)而成 的莫來(lái)石相結(jié)構(gòu)，防止所述抗氧化層出現(xiàn)剝落、開(kāi)裂和粘瓷現(xiàn)象，所述木膠為有機(jī)高分子成 膜劑。作為優(yōu)選，所述涂料按重量份為三氧化二鋁0. 5 1. 5份南非紅柱石5 7份電熔莫來(lái)石1 2份煅燒莫來(lái)石1 2份硅鋁凝膠0. 05 0. 2份所述硅鋁凝膠為成膜劑。作為優(yōu)選，將噴涂完成后的所述坯胎經(jīng)1500度至1560度的高溫?zé)Y(jié)4天左右成型。作為優(yōu)選，所述三氧化二鋁粒度為300 340目，所述南非紅柱石粒度為300 340目，所述電熔莫來(lái)石粒度為180 220目，所述煅燒莫來(lái)石粒度為300 340目。本發(fā)明解決了碳化硅陶瓷窯具高溫抗氧化性差、抗熱震性差的問(wèn)題，同時(shí)提升了 碳化硅陶瓷窯具在頻繁加熱降溫過(guò)程中的使用壽命，并且工藝簡(jiǎn)單生產(chǎn)方便。本發(fā)明在 1400度左右的高溫中使用，以每48小時(shí)為一次循環(huán)周期，其壽命要比同類(lèi)產(chǎn)品長(zhǎng)60個(gè)周期 左右，其使用壽命提高了 50%以上。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 下面本發(fā)明實(shí)施例1作進(jìn)一步詳細(xì)描述一種碳化硅高溫陶瓷窯具，所述窯具包括坯胎以及覆蓋坯胎表面的抗氧化層，所 述坯胎和抗氧化層之間有中間層，其制造方法如下a制坯，按重量份將12 24目碳化硅4. 6份、24 80目碳化硅1. 4份、150 320 目碳化硅3. 1份、粒度320目以上碳化硅超微粉0. 6份、甲基纖維素0. 2份、三氧化二鋁和 碳化硅粉末添加水研磨制成硅鋁凝膠0. 1份、水0. 8份攪拌制成漿料，將漿料制模成型后在 30度室溫下烘干；b在所述坯胎表面噴涂由三氧化二鋁和碳化硅粉末添加水研磨制成硅鋁凝膠后烘 干；c在所述坯胎表面噴涂由重量份為320目三氧化二鋁1份、320目南非紅柱石6份、 200目電熔莫來(lái)石1. 5份、320目煅燒莫來(lái)石1. 4份、木膠0. 1份混合均勻制成的涂料后烘 干；d將噴涂完成后的所述坯胎經(jīng)1500度至1560度的高溫?zé)Y(jié)4天左右成型。實(shí)施例2下面本發(fā)明實(shí)施例2作進(jìn)一步詳細(xì)描述—種碳化硅高溫陶瓷窯具，所述窯具包括坯胎以及覆蓋坯胎表面的抗氧化層，所 述坯胎和抗氧化層之間有中間層，其制造方法如下a制坯，按重量份將12 24目碳化硅1份、24 80目碳化硅1份、150 320目 碳化硅2份、粒度320目以上碳化硅超微粉0. 1份、甲基纖維素0. 1份、三氧化二鋁和碳化 硅粉末添加水研磨制成硅鋁凝膠0. 1份、水0. 1份攪拌制成漿料，將漿料制模成型后在30
度室溫下烘干；b在所述坯胎表面噴涂由三氧化二鋁和碳化硅粉末添加水研磨制成硅鋁凝膠后烘 干；c在所述坯胎表面噴涂由重量份為320目三氧化二鋁0. 5份、320目南非紅柱石5 份、200目電熔莫來(lái)石1份、320目煅燒莫來(lái)石1份、木膠0. 05份混合均勻制成的涂料后烘 干；d將噴涂完成后的所述坯胎經(jīng)1500度至1560度的高溫?zé)Y(jié)4天左右成型。實(shí)施例3下面本發(fā)明實(shí)施例3作進(jìn)一步詳細(xì)描述一種碳化硅高溫陶瓷窯具，所述窯具包括坯胎以及覆蓋坯胎表面的抗氧化層，所 述坯胎和抗氧化層之間有中間層，其制造方法如下
a制坯，按重量份將12 24目碳化硅7份、24 80目碳化硅3份、150 320目 碳化硅5份、粒度320目以上碳化硅超微粉0. 6份、甲基纖維素1份、三氧化二鋁和碳化硅 粉末添加水研磨制成硅鋁凝膠1份、水0. 9份攪拌制成漿料，將漿料制模成型后在30度室 溫下烘干；b在所述坯胎表面噴涂由三氧化二鋁和碳化硅粉末添加水研磨制成硅鋁凝膠后烘干；c在所述坯胎表面噴涂由重量份為320目三氧化二鋁1. 5份、320目南非紅柱石7 份、200目電熔莫來(lái)石2份、320目煅燒莫來(lái)石2份硅鋁凝膠0. 2份混合均勻制成的涂料后 烘干；d將噴涂完成后的所述坯胎經(jīng)1500度至1560度的高溫?zé)Y(jié)4天左右成型。
權(quán)利要求
一種碳化硅高溫陶瓷窯具，其特征在于，所述窯具包括坯胎以及抗氧化層，所述坯胎和抗氧化層之間設(shè)有起過(guò)渡作用的中間層，其制造方法如下(a)制坯，將碳化硅、硅鋁凝膠、甲基纖維素和水混合攪拌制成漿料，將漿料制模成型制成坯胎后烘干；(b)在所述坯胎表面噴涂硅鋁凝膠后烘干；(c)在所述坯胎表面噴涂抗氧化涂料后烘干；(d)燒結(jié)成型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳化硅高溫陶瓷窯具，其特征在于，所述硅鋁凝膠為三 氧化二鋁和碳化硅粉末添加水研磨制成的凝膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳化硅高溫陶瓷窯具，其特征在于，所述漿料按重量份為12 24目碳化硅4 7份24 80目碳化硅1 3份150 320目碳化硅2 5份粒度320目以上碳化硅超微粉 0. 1 0. 6份 甲基纖維素0. 1 1份硅鋁凝膠0. 1 1份水0. 1 0. 9份
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳化硅高溫陶瓷承燒窯具，其特征在于，所述抗氧化涂 料按重量份為三氧化二鋁0. 5 1. 5份南非紅柱石5 7份電熔莫來(lái)石1 2份煅燒莫來(lái)石1 2份木膠0. 05 0. 2份
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳化硅高溫陶瓷承燒窯具，其特征在于，所述涂料按重 量份為三氧化二鋁0. 5 1. 5份南非紅柱石5 7份電熔莫來(lái)石1 2份煅燒莫來(lái)石1 2份硅鋁凝膠0. 05 0. 2份
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳化硅高溫陶瓷承燒窯具，其特征在于，將噴涂完成后 的所述坯胎經(jīng)1500度至1560度的高溫?zé)Y(jié)4天左右成型。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種碳化硅高溫陶瓷承燒窯具，其特征在于，所述三氧 化二鋁粒度為300 340目，所述南非紅柱石粒度為300 340目，所述電熔莫來(lái)石粒度為 180 220目，所述煅燒莫來(lái)石粒度為300 340目。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種耐火材料，具體的說(shuō)是一種用于高溫?zé)Y(jié)窯爐的碳化硅高溫陶瓷窯具，所述窯具包括坯胎以及抗氧化層，所述坯胎和抗氧化層之間設(shè)有起過(guò)渡作用的中間層，其制造方法如下a.制坯，將碳化硅、硅鋁凝膠、甲基纖維素和水混合攪拌制成漿料，將漿料制模成型制成坯胎后烘干；b.在所述坯胎表面噴涂硅鋁凝膠后烘干；c.在所述坯胎表面噴涂抗氧化涂料后烘干；d.燒結(jié)成型。本發(fā)明解決了碳化硅陶瓷窯具高溫抗氧化性差、抗熱震性差的問(wèn)題，同時(shí)提升了碳化硅陶瓷窯具在頻繁加熱降溫過(guò)程中的使用壽命，并且工藝簡(jiǎn)單生產(chǎn)方便，本發(fā)明其壽命要比同類(lèi)產(chǎn)品長(zhǎng)60個(gè)周期左右，提高了50％以上。
文檔編號(hào)C04B35/66GK101844931SQ20101017374
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者徐生富 申請(qǐng)人:徐生富