高强度碳化硅陶瓷管材及其制造方法

摘要

本发明公开了一种高强度碳化硅陶瓷管材及其制造方法，属于工程陶瓷材料技术领域。采用不同粒度的碳化硅陶瓷粉体为主要原料，利用石墨粉和纳米炭黑为结合剂，树脂为粘结剂，采用喷雾造粒工艺均匀混合，以纤维素为有机塑化剂，并加入润滑剂、通过真空练泥、陈腐和挤出成型获得管材坯体。坯体经过干燥固化和高温反应烧结，最后喷砂和热处理获得高强度碳化硅陶瓷管材。采用该工艺制造的管材素坯强度高，长度达4000mm以上，烧结后管材强度达到300MPa以上，并且管材致密度适中、热导率高，断裂韧性高，抗热震性能好，成本低廉，能够广泛应用于酸碱腐蚀、高温冲蚀等化工和冶金领域。

主权项

一种高强度碳化硅陶瓷管材的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)配料：由以下重量含量的混合粉体组成：85‑95％的粒度级配碳化硅微粉以及8‑15％的石油焦碳粉；所述粒度级配碳化硅微粉由重量含量为50‑55％、粒度为45‑50μm的碳化硅微粉和重量含量为45‑50％、粒度为9‑11μm的碳化硅微粉组成；(2)球磨混料将步骤(1)得到的混合粉体与热固性酚醛树脂、四甲基氢氧化铵加入球磨机搅拌，得到均匀的浆料；(3)喷雾造粒将步骤(2)得到的浆料进行喷雾造粒得到造粒粉体；(4)真空练泥将步骤(3)得到的粉体与聚乙二醇、羧甲基纤维素、油酸、甘油和去离子水混合均匀，在真空练泥机中练泥3‑5遍，得到泥料；(5)陈腐将步骤(4)得到的泥料在密封空间中陈腐2‑4天，温度保持在20‑30℃；(6)挤出成型将步骤(5)得到的泥料在真空挤出机成型一定口径和长度的管材，得到管材素坯；(7)干燥将管材索坯转移到V型槽中进行阴干2‑3天；(8)固化将阴干后的管材素坯在烘箱中进行固化，固化温度控制在120‑160℃(较佳为140℃)，保温时间为2小时。(8)高温烧结将固化后的管材素坯平放在石墨板，管材底部均匀平铺硅粉，硅粉的粒度为2‑5mm，硅粉和管材的重量比控制在1‑5‑2.5(较佳为2.0)，烧结温度控制在1650‑1850℃(较佳为1720‑1780℃)，保温时间为2小时，得到碳化硅管材；(9)喷砂处理将烧结后的碳化硅管材进行表面喷砂处理；(10)热处理将喷砂处理后的管材进行热处理，空气气氛，温度控制在1000‑1200℃(较佳为1150℃)，保温时间为2小时。