[发明专利]含有包覆莫来石微粒的耐火粉末

说明书

技术领域

本发明涉及含有大于30%的莫来石的包覆微粒以及从含有该包覆微粒的粉末获得的耐火制品。

本发明还涉及一种用于从根据本发明的包覆微粒制造烧结的耐火制品的方法。该耐火制品尤其可应用在其经受温度大于1000°C的水蒸汽作用的环境，尤其可应用在温度可以达到1400℃的燃烧室中。

背景技术

具体地，在这些应用中，所采用的材料需要具有以下性质：

-良好的耐高温水蒸汽性，

-良好的抗机械压力性，

-良好的抗蠕变强度，

-良好的耐热冲击性，以及

-良好的耐温度变化性。

莫来石铸块暴露于高温水蒸汽下可以导致暴露于该水蒸汽的表面上形成多孔氧化铝层是公知的。

Fritsch等在Fraunhofer IKTS 2006年报中发表的题为“Water-vapor hot gas corrosion of ceramic materials in a combustion atmosphere”的文章提到了适合的材料的示例。

然而，仍需要适合于燃烧室尤其是燃气轮机燃烧室的非常特定的环境的新材料。

本发明的目的是满足该需要。

发明内容

本发明提供一种包覆微粒，该包覆微粒含有：

－基础微粒，该基础微粒包括按重量计大于30%的莫来石;

－涂层，该涂层至少部分地覆盖所述基础微粒，且该涂层的重量的大于90%、优选地其重量的大于95%由选自以下物质的涂层材料组成：

－氧化铝;

－镧系元素的、Ta的、Ti的、Sc的、Y的、Mg的或Mo的铝酸盐及其混合物;

－镧系元素的、Sc的、Y的、Zr的、Hf的硅酸盐及其混合物;

－选自Ti、Sc、Y、Yb、Mg、Ce、Mo、Zr和Hf中的一种或多种元素的氧化物;

－镧系元素的和/或Y的和/或Sc的磷酸盐;以及

－它们的混合物。

通常认为莫来石对高温水蒸汽的腐蚀敏感，例如，如以下文献中所描述的：“The high-temperature mullite/α-alumina conversion in rapidly flowing water vapor”,Schmücker等,Scripta Materiala,55(2006),1131-1134。

此外，通常，当包覆微粒易于经受上述严重的应力时，尤其是易于受到高温水蒸汽的作用时，将涂层粘附至基础微粒是主要的问题。热冲击和机械冲击也往往会使所述涂层裂开，甚至使所述涂层分离。最后，基础微粒的杂质可以大幅改变粘附质量。

此外，将涂层涂覆至基础微粒产生包覆微粒，该包覆微粒不再具有该基础微粒的特性，也不再具有该涂层材料的特性。尤其是，所述涂层的应用可导致基础微粒的特性大幅变差，尤其是因为一方面所述基础微粒的材料和其杂质之间的化学反应，另一方面所述涂层的材料和其杂质之间的化学反应。

最后，根据本发明的包覆微粒尤其旨在形成烧结的耐火制品的粗粒部分的至少一部分，在该烧结的耐火制品中，所述包覆微粒通过基质粘结。因此，材料的选择，尤其是涂层材料的选择涉及寻找与设想的用以形成所述基质的化合物的化学相容性。

因此，发明人寻找能够满足设定目的的“基础微粒材料-涂层材料”对。具体地，该搜寻导致放弃将熔点低于1400℃的材料以及大多数的非氧化物陶瓷材料作为涂层材料。

在下面的描述中将更详细地看出，发明人最终发现包括大于30%的莫来石的基础微粒和选定的涂层材料的组合可以制造非常适于应用于燃烧室的耐火制品。

不对这种理论做出保证，本发明人解释为所选择的涂层材料与基础微粒的一种或多种成分反应、尤其是与氧化铝和/或氧化硅且特别是游离氧化硅反应以在基础微粒和涂层之间的界面处形成过渡层的能力实现了该性能，所述过渡层包括涂层材料的成分和基础微粒的材料的成分。因此，过渡层将具有介于基础微粒的材料的性质与涂层的性质之间的性质，即使在极端的湿度和温度条件下，也有助于涂层的粘附。

根据本发明的包覆微粒还可以包括以下可选特征中的一种或多种特征：

－基于氧化物的重量百分比，所述基础微粒含有大于40%、优选地大于50%、优选地大于60%、甚至大于70%、甚至大于80%的莫来石。优选地，所述基础微粒是莫来石/氧化锆微粒或莫来石微粒。更优选地，所述基础微粒是莫来石微粒，优选地电熔铸莫来石微粒。

－所述基础微粒由多晶材料制成。