[发明专利]一种高性能碳化硅复合窑具材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的一种高性能碳化硅复合窑具材料及其制备方法，属于耐火材料技术领域。

背景技术

我国陶瓷行业的窑具生产具有悠久的历史，作用在陶瓷产品烧成工序中用于支撑、保护 被烧制产品的耐火材料制品，其性能质量的好坏直接关系到要烧制的陶瓷产品，而且对烧制 成本也有较大影响，因此窑具的质量至关重要。

窑具是烧成工序中用于支撑、保护产品的异型耐火材料，对制品的质量和能耗有极其重 要的影响。相应现有的窑具由于热震稳定性差，体积不稳定，使用寿命短，使用效果差，一 般经过2030次窑炉循环使用后就开裂损坏，致使瓷器出现变形、落渣等问题。我国作为陶瓷 制品的生产大国，目前由于窑具的使用性能较低，已严重制约了我国陶瓷业的发展。

目前的窑具材料主要有碳化硅、堇青石、堇青石莫来石、莫来石、莫来石刚玉、熔融 石英、钛酸铝、钛酸铝莫来石等材质，其中以碳化硅质和堇青石质窑具的研究和使用最为 广泛。按照使用温度分类，熔融石英、堇青石、堇青石莫来石、重结晶碳化硅(横梁)可 作为低温(小于1200℃)窑具材质；重结晶碳化硅(横梁棚板)、钛酸铝、莫来石刚玉等 可作为中温(1200至1400℃)窑具材质；重结晶碳化硅、刚玉、氧化锆、尖晶石等可作为高 温(1400至1700℃)窑具材质。

碳化硅具有高温稳定性、高机械强度和导热性、较小的热膨胀系数，使得它具有极好的 高温强度和抗热震性，碳化硅是理想的高温结构材料。用它制作陶瓷制品的烧成窑具，几乎 不出现变形、开裂和掉屑现象。但由于碳化硅是共价键结合的化合物，很难单纯采用常压烧 结的方法来制取高致密材料，必须采用一些特殊工艺手段或者依靠第二相物质促进其烧结。 碳化硅窑具根据结合剂的不同，有不同的分类，其中包括：粘土结合、氧化物结合、氮化硅 结合和重结晶。对于粘土结合碳化硅窑具，这种窑具生产工艺简单，价格也是各种碳化硅窑 具中最低的，许多日用陶瓷厂和电瓷厂所使用的碳化硅棚板、匣钵和垫板就是这类材料。由 于粘土在烧结时生成少量液相，材料的机械强度随温度升高而降低。因此，粘土结合的碳化 硅窑具使用寿命和使用温度都受到限制。对于氮化硅结合碳化硅和重结晶碳化硅制品虽具有 优异的性能，但其生产技术较复杂，设备要求高，投资大，生产成本昂贵，在市场推广过程 中受到了限制。

发明内容

本发明的目的是提供一种高性能碳化硅复合窑具及其制备方法，解决现有技术中氮化硅 结合碳化硅和重结晶碳化硅制品生产技术较复杂，设备要求高，投资大，生产成本昂贵，在 市场推广过程中受到限制等问题，本发明的原料配方的制备方法科学合理，得到的高性能碳 化硅复合窑具材料耐高温、变形小、强度高、抗氧化能力强、外形规整、使用寿命显著提高 ；新型碳化硅复合窑具的制备方法，具有生产技术较好控制，生产成本较低，使用性能好， 相信在高温窑炉的行业具有好的市场前景。

本发明的高性能碳化硅复合窑具(SiC-Si₂ON₂或Si₃N₄-Al₂TiO₅复合窑具)：所述 SiC-Si₂ON₂或Si₃N₄-Al₂TiO₅复合窑具所用的主要原料包括SiC、Si₂ON₂或Si₃N₄、Al₂TiO₅和常温 结合剂。