碳化硅功能性膜材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种膜材料，具体涉及一种碳化硅功能性膜材料及其制备方法。原料包括硅溶胶、氧化铝、氧化钙、氧化硅、氧化钠、氮化硅和水。使用时涂在硅碳棒表面上，达到节约能源、提高工作效率(减少更换硅碳棒时间)和延长硅碳棒使用寿命的效果。本发明还提供其制备方法，将所有加入球磨机内，球磨；将球磨好的原料在球磨机内静置，形成液态碳化硅功能性膜材料；将液态碳化硅功能性膜材料均匀涂抹在硅碳棒的表面，晾干，放入烘干箱内烘干；将已烘干的涂有碳化硅功能性膜材料的硅碳棒放入煅烧炉内进行煅烧，煅烧完成后，硅碳棒表面形成耐氮化的碳化硅功能性膜材料。
【专利说明】
碳化硅功能性膜材料及其制备方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种膜材料，具体涉及一种碳化娃功能性膜材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]碳化硅功能性膜材料主要应用于氮化硅结合碳化硅产品高温烧制过程中(1350度至1450度)，在硅碳棒上涂一层碳化硅功能性膜材料用来保护表面，主要是防止硅碳棒氧化，原硅碳棒在高温工作过程中，在没有涂上碳化硅功能性膜材料时只能使用3-4炉次(每炉次在80小时左右)，涂上碳化硅功能性膜材料后，能够使硅碳棒的使用寿命延长50%以上(7-8炉次)。
[0003]现有硅碳棒，在没有涂上碳化硅功能性膜材料时只能使用3-4炉次(每炉次在80小时左右)，硅碳棒的使用寿命短。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种碳化硅功能性膜材料，具有节约能源、提高工作效率和延长硅碳棒使用寿命的功能。
[0005]本发明所述的碳化硅功能性膜材料，原料包括硅溶胶、氧化铝、氧化钙、氧化硅、氧化钠、氮化硅和水。
[0006]本发明所述的碳化硅功能性膜材料，优选由如下质量分数的原料制成:
[0007]硅溶胶3%-6%、氧化铝2%-4%、氧化钙4%-7%、氧化硅7%-9%、氧化钠17%-19%、氮化硅45%-55% 和水8%-10%。
[0008]氧化铝、氧化钙、氧化硅、氧化钠和氮化硅的粒度在5微米以下。
[0009 ]本发明所述的碳化硅功能性膜材料的制备方法，包括以下步骤:
[0010](I)球磨混料:将所有加入球磨机内，球磨；
[0011](2)沉淀反应:将球磨好的原料在球磨机内静置，形成液态碳化硅功能性膜材料；
[0012](3)将液态碳化硅功能性膜材料涂在硅碳棒的表面、烘干:将液态碳化硅功能性膜材料均匀涂抹在硅碳棒的表面，晾干，放入烘干箱内烘干；
[0013](4)煅烧:将已烘干的涂有碳化硅功能性膜材料的硅碳棒放入煅烧炉内进行煅烧，煅烧完成后，硅碳棒表面形成耐氮化的碳化硅功能性膜材料。
[0014]步骤(I)中所述的球磨时间为2-3小时。
[0015]步骤(2)中所述的静置时间为3-4小时。
[0016]步骤(3)所述的烘干，烘干时间为2-3小时，烘干温度为200_300°C。
[0017]步骤(4)所述的煅烧，煅烧时间为5-7小时，煅烧温度800-1000°C。
[0018]作为一种优选的技术方案，所述的硅碳棒包括发热体、冷端部和焊接部；
[0019]其中:发热体由以下质量分数的原料制成:碳化硅97%-98.7%,结合剂I % _3 %和氮化硼0.1%-0.3% ；
[0020]冷端部由以下质量分数的原料制成:碳化硅30%-40%,结合剂3 %-8 %、石墨粉l%-5%,金属硅8 %~15%,煅烧石油焦30 %~40%,果壳粉I % _6 %和麦芽糊精I %~6% ；[0021 ]焊接部由以下质量分数的原料制成:树脂8 % -15 %、硅粉10 % -25 %、碳化硅微粉50 % -70 % 和石墨粉7 % -13 %。
[0022 ]综上所述，本发明具有以下优点:
[0023](I)本发明通过选择合适的组分和含量，混合在一起后起到抗氮化作用。
[0024](2)本发明所述的碳化硅功能性膜材料具有节约能源、提高工作效率和延长硅碳棒使用寿命的功能，碳化硅功能性膜材料是一种液体状，使用时涂在硅碳棒表面上，该产品主要是针对生产氮化硅结合碳化硅制品，在生产过程中，硅碳棒的表面温度在1450°C，待氮化硅结合碳化硅制品生产周期快要结束时(80小时为一个周期)，往炉内放氮气，氮气氮化(腐蚀)硅碳棒特别严重，硅碳棒表面如果不涂碳化硅功能性膜材料，只能使用3-4炉次，涂上碳化硅功能性膜材料能使用7-8炉次，效果比较明显。以达到节约能源、提高工作效率(减少更换硅碳棒时间)和延长硅碳棒使用寿命的效果。
【具体实施方式】
[0025]下面结合实施例对本发明做进一步说明。
[0026]实施例1
[0027]一种碳化娃功能性膜材料，由如下质量份数的原料制成:
[0028]硅溶胶6kg、氧化铝4kg、氧化钙7kg、氧化硅9kg、氧化钠19kg、氮化硅45kg和水1kg0
[0029]所述的碳化硅功能性膜材料的生产工艺，包括以下步骤:
[0030](I)球磨混料:将上述原料硅溶胶、氧化铝、氧化钙、氧化硅、氧化钠、氮化硅、纯净水按比例加入球磨机内，球磨2小时；
[0031](2)沉淀反应:将球磨好的原料在球磨机内静置3小时，形成液态碳化硅功能性膜材料；
[0032](3)将液态碳化硅功能性膜材料涂在硅碳棒的表面、烘干:将液态碳化硅功能性膜材料均匀涂抹在硅碳棒的表面，晾干，放入烘干箱，烘干时间2小时，烘干温度2000C ;
[0033](4)高温煅烧:将已烘干的涂有碳化硅功能性膜材料的硅碳棒放入煅烧炉内进行煅烧，煅烧时间5小时，煅烧温度800 V，煅烧完成后，硅碳棒表面形成耐氮化的碳化硅功能性膜材料。
[0034]实施例2
[0035]一种碳化娃功能性膜材料，由如下质量分数的原料制成:
[0036]硅溶胶6%、氧化铝3%、氧化钙4%、氧化硅7%、氧化钠17%、氮化硅55%和水8%。
[0037]所述的碳化硅功能性膜材料的生产工艺，包括以下步骤:
[0038](I)球磨混料:将上述原料硅溶胶、氧化铝、氧化钙、氧化硅、氧化钠、氮化硅、纯净水按比例加入球磨机内，球磨3小时；
[0039](2)沉淀反应:将球磨好的原料在球磨机内静置4小时，形成液态碳化硅功能性膜材料；
[0040](3)将液态碳化硅功能性膜材料涂在硅碳棒的表面、烘干:将液态碳化硅功能性膜材料均匀涂抹在硅碳棒的表面，晾干，放入烘干箱，烘干时间3小时，烘干温度3000C ;
[0041](4)高温煅烧:将已烘干的涂有碳化硅功能性膜材料的硅碳棒放入煅烧炉内进行煅烧，煅烧时间7小时，煅烧温度100tC，煅烧完成后，硅碳棒表面形成耐氮化的碳化硅功能性膜材料。
[0042]所述的硅碳棒包括发热体、冷端部和焊接部；
[0043]其中:发热体由以下质量份数的原料制成:碳化娃97kg、结合剂2.9kg、氮化硼0.Ikg0
[0044]冷端部由以下质量份数的原料制成:碳化娃30kg、结合剂8kg、石墨粉5kg、金属娃15kg、煅烧石油焦30kg、果壳粉6kg、麦芽糊精6kg。
[0045]焊接部由以下质量份数的原料制成:树脂8kg、娃粉1kg、碳化娃微粉7Okg、石墨粉
12kg ο
[0046]实施例3
[0047]一种碳化娃功能性膜材料，由如下质量分数的原料制成:
[0048]硅溶胶5%、氧化铝3%、氧化钙6%、氧化硅8%、氧化钠18%、氮化硅51%和水9%。
[0049]所述的碳化硅功能性膜材料的生产工艺，包括以下步骤:
[0050](I)球磨混料:将上述原料硅溶胶、氧化铝、氧化钙、氧化硅、氧化钠、氮化硅、纯净水按比例加入球磨机内，球磨2.5小时；
[0051 ] (2)沉淀反应:将球磨好的原料在球磨机内静置3.5小时，形成液态碳化硅功能性膜材料；
[0052](3)将液态碳化硅功能性膜材料涂在硅碳棒的表面、烘干:将液态碳化硅功能性膜材料均匀涂抹在硅碳棒的表面，晾干，放入烘干箱，烘干时间2.5小时，烘干温度2500C ;
[0053 ] (4)高温煅烧:将已烘干的涂有碳化硅功能性膜材料的硅碳棒放入煅烧炉内进行煅烧，煅烧时间5小时，煅烧温度900 V，煅烧完成后，硅碳棒表面形成耐氮化的碳化硅功能性膜材料。
[0054]将实施例1-3制备的碳化硅功能性膜材料涂在硅碳棒表面，形成了一种看似一层陶瓷表面光滑结晶样式，氮气不易渗入硅碳棒表面，从而延长了硅碳棒的使用寿命。普通硅碳棒只能使用3-4炉次，涂上本发明所述的碳化硅功能性膜材料，能使用7-8炉次。
【主权项】
1.一种碳化娃功能性膜材料，其特征在于:原料包括娃溶胶、氧化招、氧化妈、氧化娃、氧化钠、氮化娃和水。2.根据权利要求1所述的碳化硅功能性膜材料，其特征在于:由如下质量分数的原料制成: 硅溶胶3 %-6%,氧化铝2 %-4%,氧化钙4 % -7 %、氧化硅7 %~9%,氧化钠17 % -19 %、氮化硅45 % -55 %和水8 % -10 %。3.根据权利要求1所述的碳化硅功能性膜材料，其特征在于:氧化铝、氧化钙、氧化硅、氧化钠和氮化硅的粒度在5微米以下。4.根据权利要求1所述的碳化硅功能性膜材料，其特征在于:水为去离子水。5.—种权利要求1-4任一所述的碳化硅功能性膜材料的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)球磨混料:将所有加入球磨机内，球磨； (2)沉淀反应:将球磨好的原料在球磨机内静置，形成液态碳化硅功能性膜材料； (3)将液态碳化硅功能性膜材料涂在硅碳棒的表面、烘干:将液态碳化硅功能性膜材料均匀涂抹在硅碳棒的表面，晾干，放入烘干箱内烘干； (4)煅烧:将已烘干的涂有碳化硅功能性膜材料的硅碳棒放入煅烧炉内进行煅烧，煅烧完成后，娃碳棒表面形成耐氮化的碳化娃功能性膜材料。6.根据权利要求5所述的碳化硅功能性膜材料的制备方法，其特征在于:步骤(I)中所述的球磨时间为2-3小时。7.根据权利要求5所述的碳化硅功能性膜材料的制备方法，其特征在于:步骤(2)中所述的静置时间为3-4小时。8.根据权利要求5所述的碳化硅功能性膜材料的制备方法，其特征在于:步骤(3)所述的烘干，烘干时间为2-3小时，烘干温度为200-300 °C。9.根据权利要求5所述的碳化硅功能性膜材料的制备方法，其特征在于:步骤(4)所述的煅烧，煅烧时间为5-7小时，煅烧温度800-1000°C。10.根据权利要求5所述的碳化娃功能性膜材料的制备方法，其特征在于:所述的娃碳棒包括发热体、冷端部和焊接部； 其中:发热体由以下质量分数的原料制成:碳化硅97 %~98.7%,结合剂I % -3 %和氮化硼0.1%-0.3% ； 冷端部由以下质量分数的原料制成:碳化硅30 %-40%,结合剂3 %-8 %、石墨粉I % -.5 %、金属硅8 %-15%,煅烧石油焦30 %-40%,果壳粉I %~6%和麦芽糊精I %~6%； 焊接部由以下质量分数的原料制成:树脂8 % -15 %、硅粉10 %-25%、碳化硅微粉50 % -.70%和石墨粉7%-13 %。
【文档编号】C04B35/66GK105837231SQ201610173092
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】宋道伟
【申请人】山东奥昱翔碳化硅科技有限公司