[发明专利]一种碳化硅-石墨升液管及制备方法

说明书

本发明属于耐火材料技术领域，主要涉及一种碳化硅‑石墨升液管及制备方法。其特征在于：将碳化硅、石墨两种低膨胀性且难烧结的材料利用酚醛树脂粉结合剂，糠醛作为溶剂，并引入金属硅、碳化硼、硼玻璃粉，在高速混料器中混炼，并控制坯料合适的挥发份，在液压机中高压成型，氮气氛炉内热处理制成。该升液管的主要特点是热震性能好，高致密(显气孔率3%以下），可以有效满足低压铸造行业对升液管的使用要求，可代替目前使用普遍的铸造效率低的铸铁升液管，以及氮化硅结合碳化硅或钛酸铝材质等高性能但造价昂贵的升液管。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，主要涉及一种碳化硅-石墨升液管及其制备方法。

背景技术

低压铸造升液管是低压铸造机上的关键部件之一，工作时铝熔液( 温度700~900℃) 每隔3~5min从升液管内被压送到模具型腔。这种工况要求该部件具有耐高温、抗热震、与金属熔液不润湿、良好的气密性和长期的抗热冲击疲劳性等性能。目前，国内铸铝用升液管主要是铸铁升液管，而铁在铝熔液中的渗熔，会极大地降低铸铝件的质量。国外多采用陶瓷质升液管，如日本多采用Si₃N₄反应结合SiC陶瓷升液管，具有使用寿命长、耐侵蚀、不污染铝液等优点，而极大地提高铸铝产品的质量和生产效率，但由于Si₃N₄ 反应结合SiC陶瓷升液管生产成本高，价格昂贵，在我国推广较困难。同时，国内外开发出了钛酸铝陶瓷质的升液管，正常情况下该材质升液管可连续运行60天以上。钛酸铝陶瓷不仅具有较高的熔点(1860℃)、较低的热膨胀系数(α≤2.0×10^-6)和优良的抗热震性，且具有与铝等许多有色金属熔体不润湿的特性, 成为制备铸铝用升液管材质之一。但钛酸铝在750~1300℃之间易于分解为α-Al₂O₃和金红石型TiO₂，导致材料力学和抗热震性能降低，制品破坏。

发明内容

本发明目的是提供一种碳化硅-石墨升液管及其制备方法，使其能代替目前普遍应用的陶瓷质升液管例如氮化硅结合碳化硅和钛酸铝陶瓷升液管。

本发明为完成上述目的采用如下技术方案：

一种碳化硅-石墨升液管，所述升液管的原料包括有主相材料和基质部份；所述的主相材料为碳化硅和石墨，所述的基质部份为金属硅粉、碳化硼和硼玻璃粉；升液管的原料组成及质量百分比为：

碳化硅：30%~40%； 粒度 2~1mm，

10%~20% 1~0mm，；

石墨： 15%~25%； 595#，

金属硅粉：5%~10% ≤1000目，

碳化硼：5%~10% ≤1000目，

硼玻璃粉：10%~20% ≤1000目；

所述的升液管还外加有作为结合剂的酚醛树脂粉和作为溶剂的糠醛，酚醛树脂粉和糠醛加入量分别为上述原料总重量的3%~6%、4%~7%；酚醛树脂粉，固含量≥80%，游离酚≤8%硼玻璃粉的成分为：钾长石25%～30%；叶蜡石12%～17% ；硼砂47%～53%；硅石5%～11%，将上述物料装入振动球磨罐中进行充分混合，混磨时间5~15h，混合细粉的粒度≤1000目。

利用所述的一种碳化硅-石墨升液管进行制备的方法，其特征在于：先将钾长石、叶蜡石、硼砂、硅石按比例加入振动球磨灌中进入预混获得硼玻璃粉，然后将碳化硅、石墨、金属硅粉、硼玻璃粉、酚醛树脂粉按照比例加入到高速造粒机混料罐中，高速旋转10~30min；然后将糠醛加入高速造粒机混料罐中继续高速混炼10~20min，再低速混炼5min出料；坯料须进行料过筛，筛子孔径尺寸3mm；将坯料干燥后并控制挥发份后装入升液管压制模具中在等静压机中液压成型，成型的坯体在氮气氛下进行热处理，形成了碳化硅-石墨高抗热震高致密性升液管。