[发明专利]一种高抗热震碳化硅复合陶瓷换热器管及其制备方法

权利要求书

1.一种高抗热震碳化硅复合陶瓷换热器管，采用碳化硅泥料为原料制得，所述的碳化硅泥料原料组分及其重量百分比组成如下：碳化硅微粉50%~70%、短切碳纤维10%~20%、炭黑2%~9%、石墨3%~10%、粘合剂2%~9%，润滑剂0.5%~2%，去离子水8%~20%，各组分重量百分比之和为100%；

所述的粘合剂为聚乙烯醇、聚乙二醇或甲基纤维素中的一种或两种以上的混合物，所述的润滑剂为甘油、油酸或植物油中的一种或两种以上的混合物；

所述的短切碳纤维直径为6～20μm，平均长度为3～10mm；碳化硅微粉的粒径为1-10微米，炭黑、石墨的粒径为1-100纳米；

短切碳纤维按如下处理方法得到，将短切碳纤维于1200～1800℃的氩气气氛中进行热处理，以去除表面金属离子及杂质，然后用丙酮在超声波中清洗至表面无胶，清洗完后在烘箱中烘至丙酮完全挥发；然后处理后的短切碳纤维于分散剂溶液中浸泡10～25小时后，用蒸馏水清洗净后烘干，即得。

2.根据权利要求1所述的高抗热震碳化硅复合陶瓷换热器管，其特征在于，所述的碳化硅泥料原料组分及其重量百分比组成如下：碳化硅微粉55%~65%、短切 碳纤维12%~18%、炭黑3%~8%、石墨4%~9%、粘合剂3%~8%，润滑剂0.5%~2%，去离子水8%~20%。

3.权利要求1所述的高抗热震碳化硅复合陶瓷换热器管的制备方法，其特征在于，步骤如下：

（1）短切碳纤维预处理：将短切碳纤维于1200～1800℃的氩气气氛中进行热处理，以去除表面金属离子及杂质，然后用丙酮在超声波中清洗至表面无胶，清洗完后在烘箱中烘至丙酮完全挥发；然后处理后的短切碳纤维于分散剂溶液中浸泡10～25小时后，用蒸馏水清洗净后烘干，即得处理后短切碳纤维；

（2）混料：按配比取原料混合均匀，得混合泥料；

（3）炼泥：将混合泥料于真空条件下炼制1-4h，炼制温度为10-60℃，真空度为0.06-0.1MPa，得炼制后的泥料；

（4）陈化：将炼制后的泥料于无氧条件下密封陈化2-7天；

（5）挤出：将陈化后的泥料装入挤出机中真空挤出成型，得换热器管生坯；

（6）干燥：将换热器管生坯干燥后置于真空反应烧结炉中进行烧结，下面铺金属硅粒，硅粒的用量为坯体质量的0.5-1.5倍，升温至1530-1760℃保温30-180min，烧结过程中通入氩气作为保护气体，冷却至室温，即得高抗热震碳化硅复合陶瓷换热器管。

4.根据权利要求3所述的高抗热震碳化硅复合陶瓷换热器管的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述的混料分为干混和湿混，碳化硅微粉、处理后短切碳纤维、炭黑、石墨、粘合剂先干混1-5h；然后将润滑剂、去离子水分批加入混料机中继续湿混6-12h。

5.根据权利要求3所述的高抗热震碳化硅复合陶瓷换热器管的制备方法，其特征在于，步骤（3），炼制时间为1.5-3.5h，炼制温度为15-55℃，真空度为0.08-0.09MPa；步骤（4），陈化时间为3-6天；步骤（5）中，挤出压力为8-24MPa，真空度为0.06-0.1MPa。

6.根据权利要求3所述的高抗热震碳化硅复合陶瓷换热器管的制备方法，其特征在于，步骤（6）中，所述的干燥为微波干燥，干燥温度为50-90℃，干燥时间为2-6小时，微波频率300-1500MHz；金属硅粒的用量为换热器管生坯质量的0.6-1.2倍；烧结温度为1580-1730℃，保温时间60-120min，升温速率2-40℃/min。