本發(fā)明屬于高溫結(jié)構(gòu)陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微晶熔融石英低壓鑄造升液管的制備方法。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的升液管的材質(zhì)一般為鑄鐵或Si₃N₄/SiC復(fù)合陶瓷。鑄鐵升液管由于高溫下鐵與熔融鋁液發(fā)生反應(yīng)，易污染鋁液，影響鑄鋁產(chǎn)品的質(zhì)量，且鑄鐵升液管使用壽命短，更換費時費力，影響生產(chǎn)效率；而Si₃N₄/SiC復(fù)合陶瓷雖然具有使用壽命長、耐侵蝕、不污染鋁液等優(yōu)點，但其原料成本高、制備工藝復(fù)雜等缺點也限制了它的使用。

熔融石英陶瓷具有優(yōu)異的抗熱震性能、熱膨脹系數(shù)小、導熱率低、耐玻璃及金屬液體侵蝕等優(yōu)點。其突出特點一是熱膨脹系數(shù)小，純的石英陶瓷熱膨脹系數(shù)(室溫-800℃)僅為0.54×10^-6/℃，導熱系數(shù)低，因而熱穩(wěn)定性好；二是石英陶瓷的抗彎強度隨溫度的升高而增加，從室溫到1100℃石英陶瓷的抗彎強度增加約33％。如果使用熔融石英為原料制備低壓鑄造升液管，將具有優(yōu)異的抗熱震性能，有利于提高升液管的使用壽命，廣泛應(yīng)用于玻璃、冶金、有色金屬等行業(yè)。但是熔融石英為非晶態(tài)的二氧化硅，其在熱力學上為亞穩(wěn)定狀態(tài)，在高溫燒結(jié)過程中極易發(fā)生固態(tài)相變轉(zhuǎn)變?yōu)榫B(tài)的α-方石英，由于方石英與非晶態(tài)熔融石英的熱膨脹系數(shù)等性能存在差異，因此影響了熔融石英陶瓷整體的抗熱震性能，甚至在燒結(jié)過程中產(chǎn)生應(yīng)力破裂，因此在熔融石英陶瓷的燒結(jié)過程中應(yīng)避免或控制石英的相變，這樣就導致熔融石英陶瓷的燒結(jié)溫度不能高于1200℃，在這樣的燒結(jié)溫度下熔融石英陶瓷不能很好的燒結(jié)，一般密度在1.9g/cm³左右，抗彎強度60MPa以下，影響了熔融石英陶瓷制品的使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種微晶熔融石英低壓鑄造升液管的制備方法，科學合理、簡單易行，制備的熔融石英陶瓷升液管具有優(yōu)異的抗熱震性能、熱膨脹系數(shù)小、密度高、強度高、使用壽命長。

本發(fā)明所述的微晶熔融石英低壓鑄造升液管的制備方法，步驟如下：

(1)熔融石英粉體和BN采用濕法球磨混料，得到漿料；

(2)將混合均勻的漿料干燥后，加入粘合劑進行造粒，裝填到模具中，等靜壓成型，保壓，得到坯體；

(3)坯體在隧道窯內(nèi)干燥，燒成，即得。

步驟(1)中所述的BN的加入量為熔融石英粉體質(zhì)量的0.5-1％。

步驟(1)中所述的濕法球磨中球料比為2:1，以乙醇為溶劑，ZrO₂陶瓷球為研磨介質(zhì)。

步驟(2)中所述的粘合劑為聚乙烯醇溶液。

所述的聚乙烯醇溶液的濃度為2wt％。

步驟(2)中所述的等靜壓成型壓力為100-120MPa。

步驟(2)中所述的保壓時間為2min。

步驟(3)中所述的燒成溫度為1280-1320℃，燒成時間為0.5-1.5h。

熔融石英具有極小的平均線熱膨脹系數(shù)(20℃～1000℃為5.4×10^-7/℃)、密度(2.203g/cm³)、介電損耗角正切值(小于0.0004)、導熱系數(shù)(0～1200℃約2.09W/(m·K))，極好的抗震穩(wěn)定性(可耐1500℃溫差)、以及耐化學侵蝕性能(酸、鹵素、金屬液)、抗氧化性、抗磨性等優(yōu)良的特點，利用熔融石英原料制備熔融石英陶瓷升液管，成本低，工藝較簡單，不但可以滿足升液管耐高溫、抗熱震、耐鋁液腐蝕及良好的氣密性，而且可以達到長期抗熱沖擊疲勞性等苛刻要求。

本發(fā)明借助燒結(jié)助劑BN的作用，采用較高的熔融石英陶瓷燒結(jié)溫度，制備微晶熔融石英低壓鑄造升液管，當制備的熔融石英升液管中α-方石英含量低于3％時，材料仍具有熔融石英陶瓷優(yōu)異的抗熱震性能、熱膨脹系數(shù)小、導熱率低、耐玻璃及金屬液體侵蝕等優(yōu)點。因此，本發(fā)明制備的熔融石英陶瓷升液管具有優(yōu)異的抗熱震性能、熱膨脹系數(shù)小、密度高、強度高、使用壽命長，可廣泛應(yīng)用于玻璃、冶金、有色金屬等行業(yè)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

本發(fā)明通過調(diào)控BN的添加量和燒結(jié)溫度使熔融石英陶瓷升液管制品的密度達到2.0g/cm³以上，α-方石英晶相含量低于3％，抗折強度達60MPa以上，熱膨脹系數(shù)低于0.8×10^-6/℃(20℃～1000℃)，不影響其抗熱震性能，能夠滿足低壓鑄造升液管在實際應(yīng)用中的使用要求；密度的提高和微晶化作用提高了制品的強度，能夠提高升液管的使用壽命，可提高低壓鑄造的生產(chǎn)效率；熔融石英陶瓷升液管制品成本低，降低了低壓鑄造產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

附圖說明

圖1是實施例1升液管制品的XRD圖譜，其中，▽為α-方石英。

具體實施方式

以下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步描述。

實施例1

稱取15Kg熔融石英粉體原料，添加75gBN，濕法球磨混料(球料比為2:1，以乙醇為溶劑，ZrO₂陶瓷球為研磨介質(zhì))，將混合均勻地漿料干燥后，加入聚乙烯醇溶液(2wt％)造粒，裝填到模具中，在100MPa壓力下等靜壓成型、保壓2min，得到坯體，坯體在隧道窯內(nèi)干燥，在1280℃下保溫0.5h燒成。制品的密度為2.03g/cm³，α-方石英晶相含量為2.3％，抗折強度為62.5MPa，熱膨脹系數(shù)為0.73×10^-6/℃(20℃～1000℃)。

實施例2

稱取15Kg熔融石英粉體原料，添加150gBN，濕法球磨混料(球料比為2:1，以乙醇為溶劑，ZrO₂陶瓷球為研磨介質(zhì))，將混合均勻地漿料干燥后，加入聚乙烯醇溶液(2wt％)造粒，裝填到模具中，在100MPa壓力下等靜壓成型、保壓2min，得到坯體，坯體在隧道窯內(nèi)干燥，在1280℃下保溫0.5h燒成。制品的密度為2.11g/cm³，α-方石英晶相含量為2.6％，抗折強度為67.5MPa，熱膨脹系數(shù)為0.75×10^-6/℃(20℃～1000℃)。

實施例3

稱取15Kg熔融石英粉體原料，添加75gBN，濕法球磨混料(球料比為2:1，以乙醇為溶劑，ZrO₂陶瓷球為研磨介質(zhì))，將混合均勻地漿料干燥后，加入聚乙烯醇溶液(2wt％)造粒，裝填到模具中，在120MPa壓力下等靜壓成型、保壓2min，得到坯體，坯體在隧道窯內(nèi)干燥，在1280℃下保溫0.5h燒成。制品的密度為2.06g/cm³，α-方石英晶相含量為2.3％，抗折強度為65.8MPa，熱膨脹系數(shù)為0.73×10^-6/℃(20℃～1000℃)。

實施例4

稱取15Kg熔融石英粉體原料，添加75gBN，濕法球磨混料(球料比為2:1，以乙醇為溶劑，ZrO₂陶瓷球為研磨介質(zhì))，將混合均勻地漿料干燥后，加入聚乙烯醇溶液(2wt％)造粒，裝填到模具中，在100MPa壓力下等靜壓成型、保壓2min，得到坯體，坯體在隧道窯內(nèi)干燥，在1320℃下保溫0.5h燒成。制品的密度為2.13g/cm³，α-方石英晶相含量為2.7％，抗折強度為68.3MPa，熱膨脹系數(shù)為0.77×10^-6/℃(20℃～1000℃)。

實施例5

稱取15Kg熔融石英粉體原料，添加75gBN，濕法球磨混料(球料比為2:1，以乙醇為溶劑，ZrO₂陶瓷球為研磨介質(zhì))，將混合均勻地漿料干燥后，加入聚乙烯醇溶液(2wt％)造粒，裝填到模具中，在100MPa壓力下等靜壓成型、保壓2min，得到坯體，坯體在隧道窯內(nèi)干燥，在1280℃下保溫1.5h燒成。制品的密度為2.03g/cm³，α-方石英晶相含量為2.5％，抗折強度為63.1MPa，熱膨脹系數(shù)為0.74×10^-6/℃(20℃～1000℃)。

實施例6

稱取15Kg熔融石英粉體原料，添加150gBN，濕法球磨混料(球料比為2:1，以乙醇為溶劑，ZrO₂陶瓷球為研磨介質(zhì))，將混合均勻地漿料干燥后，加入聚乙烯醇溶液(2wt％)造粒，裝填到模具中，在120MPa壓力下等靜壓成型、保壓2min，得到坯體，坯體在隧道窯內(nèi)干燥，在1320℃下保溫1.5h燒成。制品的密度為2.15g/cm³，α-方石英晶相含量為2.8％，抗折強度為69.8MPa，熱膨脹系數(shù)為0.78×10^-6/℃(20℃～1000℃)。

實施例7

稱取15Kg熔融石英粉體原料，添加112.5gBN，濕法球磨混料(球料比為2:1，以乙醇為溶劑，ZrO₂陶瓷球為研磨介質(zhì))，將混合均勻地漿料干燥后，加入聚乙烯醇溶液(2wt％)造粒，裝填到模具中，在110MPa壓力下等靜壓成型、保壓2min，得到坯體，坯體在隧道窯內(nèi)干燥，在1300℃下保溫1h燒成。制品的密度為2.11g/cm³，α-方石晶相含量為2.5％，抗折強度為65.2MPa，熱膨脹系數(shù)為0.75×10^-6/℃(20℃～1000℃)。