[发明专利]一种高热震稳定性致密氧化铬制品的制备方法

说明书

本发明属于耐火材料技术领域，提出的一种高热震稳定性致密氧化铬制品的制备方法。提出的一种高热震稳定性致密氧化铬制品的制备方法中氧化铬制品的原料为粒径≤45μm的氧化铬复合微粉；氧化铬复合微粉包括有氧化铬微粉、氧化钛微粉和结合剂；氧化铬复合微粉中还加入有金属Zr微粉；将氧化铬复合微粉匀化造粒后制得氧化铬坯体，向装有氧化铬坯体的电炉窑内通入高纯惰性气体Ar，在1450~1650℃温度下，保温2~8小时烧结制得氧化铬含量大于86%的高热震稳定性致密氧化铬制品。本发明解决了氧化铬致密制品内外体密梯度差大及热震稳定性差等问题，保证了氧化铬致密制品内部结构的均匀性，提高了大型化致密铬制品的烧结性能及使用性能。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，涉及无碱玻纤行业一种外部气氛保护，内部还原低氧分压烧结制备具有较高热震稳定性的致密氧化铬制品的方法，具体涉及一种高热震稳定性致密氧化铬制品的制备方法。

背景技术

随着应用领域使用环境越来越苛刻，无碱玻璃纤维一般会引入诸如Al₂O₃、B₂O₃及BaO等其他成分，在化学组成、生产工艺、加工技术等方面有别于传统玻璃玻纤，这些成分的引入提高了玻璃液的高温黏度，增加了玻璃窑的工作温度，对玻璃窑内衬用耐火制品的抗玻璃液侵蚀、耐高温等性能提出了更高的要求，同时对耐火制品的抗热震稳定性也提出了较高的要求。

致密氧化铬制品由于具有耐高温、抗侵蚀性优越等特性被广泛应用于无碱玻璃纤维窑炉等侵蚀苛刻部位，但其热震稳定性差极大的降低了其在玻璃窑炉上的使用性能，污染了玻璃成分及拉丝工艺，严重影响了其玻璃纤维的单丝性能及其应用。

氧化铬材料在氧化气氛下烧结易产生变价，高温下的蒸发凝聚效应阻碍其烧结，因而要获得烧结良好的致密氧化铬制品，必须控制氧分压，在合适的氧分压和烧成工艺下烧成。对于氧化铬材料的烧结，目前主要有：电熔法，埋碳（包括碳与氧化铬混合制样）烧结法，气氛保护烧结法，金属氧化物及金属与氧化铬微粉混合制样烧结法：

电熔法由于能耗大，烟尘和粉尘污染环境，并伴生铬碳化合物及金属铬，导致材料性能下降，致使制品成品率不高，国内仅采用此法生产氧化铬致密骨料，很少直接制备氧化铬致密制品。

埋碳烧结法最先是由山口明良提出，将氧化铬细粉埋覆于碳粉内，给定温度下烧结致密；日本学者鲇泽信夫等对埋碳烧结进行改进，将氧化铬微粉与碳粉按一定比例配料，均匀混合制样高温烧结致密，即碳与氧化铬混合制样烧结法；虽然均实现了氧化铬材料的致密化，但两者均难以避免在氧化铬材料的表面和内部生成碳化铬等低价铬化物，影响材料的纯度和性能；此外，CN1332130A中梁永和等在氧化铬材料表面预覆盖一层氧化物细粉，然后在氧化物细粉外埋覆炭粉，匣钵内烧结制得体密较大的氧化铬材料。此法避免了碳与氧化铬的直接接触形成的反应层，实现了氧化铬材料表面的致密化，但由于烧结过程中坯体内外存在较大的氧分压差，氧化铬制品内外的一致性烧结较差，制品内外体密梯度差大，内部组织结构较疏松。

气氛保护烧结法是国内外学者研究氧化铬烧结的主要方法。Junquist与Ownby以CO/CO₂混合气体控制烧结气氛中的氧分压，Neve与Coble、Halloran与Anderson也都采用控制气氛的烧结方法，实现了Cr₂O₃的致密化烧结；R. J. Brook和T. Li等人采用通入控制H₂/H₂O气体的比例实现炉子内的低氧分压烧结氧化铬材料；耿可明等在CN1800104A中通过在电炉内控制N₂/H₂比例实现氧化铬制品的低温烧结；尹洪基等在CN101224985A和杨德安等在CN104311089A和CN104446535A中利用N2保护气氛烧结制得相对密度较高的致密铬材料；此外，钱跃进等在CN101643362A和CN101671183A中分别采用充入Ar或Ar+CO等气体、或无水乙醇或液化石油气、天然气、工业燃料油等形成还原气氛烧结致密的氧化铬材料。