一种高温氮化烧成金属——氮化物结合碳化硅砖及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种高温氮化烧成金属——氮化物结合碳化硅砖及其制备方法。原料包括碳化硅砂为78～98％、无定形二氧化硅为0～8％、金属铝粉为1～10％，小于0.044mm的氧化铝粉为1～4％，小于0.088mm的炭黑0～4％，外加2～4％的结合剂。制备方法包括称取原料、湿碾、成型、干燥和高温氮化烧成，将成型的砖坯在110～160℃下干燥8～24h，在氮气气氛下加热至1100～1500℃，在此温度下保温3～12h烧成，出窑。产品主要成分为：SiC 70～97％。本发明的氮化烧成金属?氮化物结合碳化硅砖产品性能优良，常温和高温强度高、热导率大、热膨胀系数小、高温耐磨损性好、热震稳定性好、抗侵蚀性好。
【专利说明】
-种高溫氮化烧成金属一-氮化物结合碳化括砖及其制备 方法
技术领域
[0001] 本发明设及一种耐火材料，特别是设及一种高溫氮化烧成金属一-氮化物结合碳 化娃砖及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 碳化娃材料具有机械强度高、热导率高、抗热震性好、高溫耐磨损性好、抗侵蚀性 能优良等特征，广泛应用于钢铁、冶金、石化、电力、陶瓷等领域。
[0003] 目前的氮化娃砖主要有氧化物结合碳化娃砖、氮化娃结合碳化娃砖、自结合碳化 娃砖、塞隆结合碳化娃砖等，由于各种碳化娃制品存在缺点，如黏±结合的碳化娃砖由于黏 ±结合相的存在致使玻璃相较多，导致材料的高溫性能差，而塞隆结合、自结合碳化娃制品 工艺复杂，成本较高，不利于推广应用。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于研究一种高溫氮化烧成金属一一氮化物结合碳化娃砖及其制 备方法，W便克服现有耐火材料的缺点，提供一种高溫氮化烧成金属一一氮化物结合碳化 娃砖，满足高溫害炉对高性能碳化娃制品的需求。
[0005] 本发明的技术方案是：
[0006] -种高溫氮化烧成金属一一氮化物结合碳化娃砖，其特征是：W重量百分比表示， 所述娃砖的原料为碳化娃砂、金属侣粉、无定形二氧化娃、氧化侣微粉、炭黑和结合剂，所述 碳化娃砂包括粒度3~1mm、小于Imm和小于0.088mm的立个粒度段，其中3~Imm的碳化娃砂 为30~45%，小于Imm的碳化娃砂为15~25%，小于0.088mm的碳化娃砂为30~45% ;粒度不 大于0.088mm的金属侣粉为1~10% ;粒度不大于0.005mm的无定形二氧化娃为1~6%，其中 的Si化>90%;粒度不大于0.044mm的氧化侣粉为1~4%;粒度不大于0.088mm的炭黑0~ 4%;另外加入占上述原料总重2~4%的结合剂。
[0007] 所述碳化娃砂原料的重量组成为:SiC>90%。所述结合剂为娃溶胶或酪醒树脂。 [000引所述高溫氮化烧成金属一一氮化物结合碳化娃砖的制备方法，包括称取原料、湿 娠、成型、干燥和高溫氮化烧成，其特征是:所述成型时采用液压压力机或摩擦压力机压制 成砖巧，所述干燥是将砖巧在110~160°C下干燥8~2地，在氮气气氛下加热至1100~1500 °C，在此溫度下保溫3~1化烧成，自然冷却后出害。
[0009] 所述高溫氮化烧成金属--氮化物结合碳化娃砖的主要成分为:SiC70~97%。
[0010] 本发明的创新性在于：添加的金属侣粉在高溫氮气气氛下一部分发生反应生成 AlN，形成金属侣+AlN的金属-氮化物结合相，提供材料的结合强度。其优点在于：
[0011] 1.生成的AlN微小粒子弥散在基质中，可W阻碍位错运动，裂纹扩展，并兼具弥散 增初作用，同时利用AlN的低膨胀系数和优异的导热率，提高材料的热震稳定性；
[0012] 2.高溫下烙融的金属侣相呈塑性状态，可填充气孔，同时降低材料的脆性；
[0013] 3.充分发挥金属侣和氮化侣的抗氧化性和氮化侣的非浸润性，提高材料的抗侵蚀 性和抗氧化性。
[0014] 本发明的积极有益效果：
[0015] (1)本发明通过调整原料配比和粒度组成，优化了产品配方，通过高溫氮化烧结， 得到性能优良的金属-氮化物结合碳化娃砖，该砖的常溫和高溫强度高、热导率大、热膨胀 系数小、高溫耐磨损性好、热震稳定性好、抗侵蚀性好等优点。
[0016] (2)本发明通过合理控制高溫烧结溫度和烧结时间，得到的产品性能稳定，并且生 产成本较低，具有较好的经济和社会效益，值得推广应用。
【具体实施方式】
[0017] 下面是本发明的实施例，用来更好地理解本发明，并不是对本发明的任何限制。 [001引实施例1:
[0019] 高溫氮化烧成金属一一氮化物结合碳化娃砖，W重量百分比表示，原料为:3~Imm 的碳化娃占40%，小于Imm的碳化娃占20%，小于0.088mm的碳化娃占32% ;小于0.088mm的 金属侣粉占4% ;小于0.044mm的氧化侣粉占1 % ;小于0.088mm的炭黑2% ;小于0.002mm的无 定形Si化占1%，其中的Si化>94%;另外添加上述原料总重4%的娃溶胶作为粘合剂，娃溶 胶密度为1.2g/cm3。
[0020] 其中原料的碳化娃重量组成为:SiC> 95 %。
[0021] 制备方法:将原料经湿娠机混料，采用液压压力机成型，将成型后的砖巧装入干燥 害内，在125°C干燥化，然后在氮气保护下加热至1460°C，并在此溫度下保溫化烧成，自然冷 却出害，得到的金属-氮化物结合碳化娃砖的主要成分为:SiO88%。
[0022] 其性能指标见下表2:
[00991
[0024] 实施例2:
[0025] 高溫氮化烧成金属-氮化物结合碳化娃砖，W重量百分比表示，原料为:3~Imm的 碳化娃占35 %，小于Imm的碳化娃占20%，小于0.088mm的高铁儀砂占33% ;小于0.088mm的 金属侣粉占6% ;小于0.044mm的氧化侣粉占2% ;小于0.088mm的炭黑2% ;小于0.004mm的无 定形Si化占2%，其中的Si化>98% ;另外添加上述原料总重3.1 %的娃溶胶作为粘合剂，娃 溶胶密度为1.2g/cm3。
[00%] 其中原料的碳化娃重量组成为:SiC>97%。
[0027]制备方法:将原料经湿娠机混料，采用液压压力机成型，将成型后的砖巧装入干燥 害内，在155°C干燥1她，然后在氮气保护下加热至1430°C，并在此溫度下保溫化烧成，自然 冷却出害，得到的金属-氮化物结合碳化娃砖的主要成分为:SiO86%。
[002引其性能指标见下表3:
[0029]
[0030] 实施例3:
[0031] 高溫氮化烧成金属-氮化物结合碳化娃砖，W重量百分比表示，原料为:3~Imm的 碳化娃占30%，小于Imm的碳化娃占18%，小于0.088mm的碳化娃占28% ;小于0.088mm的金 属侣粉占10% ;小于0.044mm的氧化侣粉占6% ;小于0.088mm的炭黑4% ;小于0.001mm的无 定形Si化占4%，其中的Si化>93%;另外添加上述原料总重2.4%的酪醒树脂作为粘合剂。
[0032] 其中原料的碳化娃重量组成为:SiC^ 90 %。
[0033] 制备方法:将原料经湿娠机混料，采用液压压力机成型，将成型后的砖巧装入干燥 害内，在135°C干燥2地，然后在氮气保护下加热至1260°C，并在此溫度下保溫化烧成，自然 冷却出害，得到的金属-氮化物结合碳化娃砖的主要成分为:SiO70%。
[0034] 其性能指标见下表4:
[0035]
[0036] 实施例4:
[0037] 高溫氮化烧成金属-氮化物结合碳化娃砖，W重量百分比表示，原料为:3~Imm的 碳化娃占41 %，小于Imm的碳化娃占22%，小于0.088mm的碳化娃占30% ;小于0.088mm的金 属侣粉占4% ;小于0.044mm的氧化侣粉占1% ;小于0.088mm的炭黑1% ;小于0.002mm的无定 形Si化占1%，其中的Si化>95%;另外添加上述原料总重2%的酪醒树脂作为粘合剂。
[0038] 其中原料的碳化娃重量组成为:SiC>93%。
[0039] 制备方法:将原料经湿娠机混料，采用液压压力机成型，将成型后的砖巧装入干燥 害内，在115°C干燥16h，然后在氮气保护下加热至1500°C，并在此溫度下保溫化烧成，自然 冷却出害，得到的金属-氮化物结合碳化娃砖的主要成分为:SiC>87%。
[0040] 其性能指标见下表5:
[0041]
【主权项】
1. 一种高温氮化烧成金属一一氮化物结合碳化硅砖，其特征在于：以重量百分比表示， 所述娃砖的原料为碳化娃砂、金属错粉、无定形二氧化娃、氧化错微粉、炭黑和结合剂，所述 碳化娃砂包括粒度3~1mm、小于Imm和小于0.088mm的三个粒度段，其中3~Imm的碳化娃砂 为30~45%，小于Imm的碳化娃砂为15~25%，小于0.088mm的碳化娃砂为30~45% ;粒度不 大于0.088mm的金属错粉为1~10% ;粒度不大于0.005mm的无定形二氧化娃为1~6%，其中 的Si〇2彡90% ;粒度不大于0.044mm的氧化错粉为1~4% ;粒度不大于0.088mm的炭黑0~ 4% ;另外加入占上述原料总重2~4%的结合剂。2. -种权利要求1所述高温氮化烧成金属一一氮化物结合碳化硅砖，其特征在于:所述 碳化硅砂原料的重量组成为:SiC多90%。3. 根据权利要求1或2所述高温氮化烧成金属-氮化物结合碳化硅砖，其特征在于:所述 结合剂为硅溶胶或酚醛树脂。4. 一种权利要求1或2或3所述高温氮化烧成金属--氮化物结合碳化硅砖的制备方 法，包括称取原料、湿碾、成型、干燥、高温氮化烧成、出窑，其特征在于:所述成型为采用液 压压力机或摩擦压力机压制成砖坯，所述干燥是将砖坯在110~160 °C下干燥8~24h，在氮 气气氛下加热至1100~1500°C，并在此温度下保温3~12h烧成，自然冷却后出窑。
【文档编号】C04B35/63GK105924182SQ201610235529
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月11日
【发明人】王俊涛, 陈雪峰, 胡建辉, 袁林, 刘锡俊, 魏翰, 周严敦
【申请人】瑞泰科技股份有限公司, 宜兴瑞泰耐火材料有限公司