[发明专利]一种辊道窑用碳化硅辊棒材料及其制备方法

说明书

本申请提供一种辊道窑用碳化硅辊棒材料及其制备方法，属于陶瓷材料技术领域，对烧结后的烧结坯料进行热等静压处理，进一步提高了辊棒材料的致密度，按质量百分比计由以下成分制成：第一粒度碳化硅微粉8~14%、第二粒度碳化硅微粉8~20%、第三粒度碳化硅微粉30~40%、第四粒度碳化硅微粉20~40%、炭黑2~8%、石墨2~8%。本申请制备的辊道窑用碳化硅辊棒材料密度为3.02~3.08g/cm³，室温抗弯强度260~304MPa，1200℃抗弯强度为300~330MPa，使用寿命达到12个月以上，具有致密度高、抗弯强度高、游离硅数量少、气孔率低、使用寿命长的特点，而且制备工艺简单，适合批量化生产。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，特别涉及一种辊道窑用碳化硅辊棒材料及其制备方法。

背景技术

辊棒是辊道窑中关键的耐火材料，在窑炉中起承载和传送产品的作用。随着陶瓷产业和新能源产业的发展，辊道窑在建筑陶瓷、卫生陶瓷、日用瓷及特种陶瓷以及锂电池和光伏行业中有着许多广泛的应用，对窑炉中所使用的辊棒材料的要求在不断提高，特别是对辊棒的强度和高温力学性能提出了更新的要求。传统的氧化铝陶瓷辊棒由于材料抗热震稳定性差、高温时容易开裂、使用温度等限制，无法满足高负荷工况使用要求。专利CN1287987A采用碳化硅、氧化铝、氧化硅、氧化镁为原料，采用挤压、真空烧结的方式，辊棒材料的密度及强度偏低，使用寿命偏短。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，本申请旨在提供一种辊道窑用碳化硅辊棒材料及其制备方法，解决辊道窑用碳化硅辊棒致密度低、抗弯强度低、使用寿命短的问题，更好的满足辊道窑用碳化硅辊棒的使用需求。

第一方面，本申请提供一种辊道窑用碳化硅辊棒材料制备方法，对反应烧结后的烧结坯料，进行热等静压处理。

具体的，在传统的反应烧结过程中，高温下液态硅在毛细管力作用下渗入预制坯中，与预制坯中的碳反应生成碳化硅，并原位结合预制坯中原位配入的碳化硅微粉颗粒，但渗入的硅不能完全反应，仍会有一部分残余硅存在烧结坯料中，以游离硅的形式存在于烧结坯料中。而采用热等静压机对所述烧结坯料进行热等静压处理，主要作用包括两个方面：一是在高温高压条件下，可使烧结坯料中残留的游离硅与剩余的碳发生反应生成碳化硅，从而进一步降低游离硅的数量；二是在热等静压作用下，还可以将烧结坯料内部微孔压缩致密化，从而进一步提高碳化硅辊棒材料的致密度，进而提高辊棒材料在高温条件下的使用寿命。

优选的，所述制备方法包括以下步骤：

向混合均匀的原料粉中加入粘结剂，经搅拌、练制、陈腐后，得到泥料；

对所述泥料进行挤压，得到挤压坯，经烘干后，得到预制坯；

对所述预制坯进行反应烧结，得到烧结坯料；

对所述烧结坯料进行热等静压处理，得到辊棒材料。

优选的，热等静压处理温度1300～1500℃，处理压力120MPa，保温保压1~3h。

优选的，热等静压处理在氩气气氛下进行。

优选的，原料粉按质量百分比计，包括粒度为3.5~4μm的第一粒度碳化硅微粉8~14%、粒度为9~10μm的第二粒度碳化硅微粉8~20%、粒度为48~50μm的第三粒度碳化硅微粉30~40%、粒度为98~100μm的第四粒度碳化硅微粉20~40%、20~50nm炭黑2~8%、2.5~3.2μm石墨2~8%，其余为不可避免的杂质。