[发明专利]氮化硅结合碳化硅陶瓷升液管的涂层及其制备方法

说明书

本发明提供一种氮化硅结合碳化硅陶瓷升液管的涂层及其制备方法，在升液管内壁及外壁涂覆抗氧化层，并且在内壁的抗氧化层上涂覆防粘铝层，抗氧化层包括碳化硅微粉、氧化硼、钇稳定氧化锆、高铝水泥、六偏磷酸钠、硅溶胶和磷酸二氢铝；防粘铝层包括氮化硼、滑石粉、三聚磷酸铝、硅溶胶和磷酸二氢铝。本发明的涂层涂层材料成本低，制备时采用低温成型的方法，而无需高温烧结，大大降低了而工艺难度和生产成本；涂层的设置在保证氮化硅结合碳化硅陶瓷升液管其优秀的抗热震性的同时，具有良好的抗氧化及防粘铝效果，延长了其使用寿命，并且延长了清理一次粘附在内壁上的铝的周期，降低了使用成本。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，具体为一种氮化硅结合碳化硅陶瓷升液管的涂层及其制备方法。

背景技术

升液管是铝合金的压铸机上的关键部件之一，用于将液态的金属自下而上的导入铸型管道，起到导流和补缩的作用。升液管工作时，下端置于密闭的保温炉中，上端连接低压铸造机模具腔，熔融的金属铝液通过压力作用上升到模具腔内，完成周期性的铸造。因此，要求升液管具有良好的耐高温、抗热震及耐铝液腐蚀性。

现有技术的升液管的材质有铸铁、钛酸铝陶瓷或者氮化硅结合碳化硅陶瓷材料。铸铁升液管在使用时，容易与铝液发生反应，污染铝液，影响产品的质量，且使用寿命短，仅为30天左右。钛酸铝陶瓷升液管解决了铸铁升液管使用时与铝液发生反应，容易污染铝液的问题，但是，在制作时，其烧结温度难以控制，影响了升液管的抗热震性能，其使用寿命也仅为20天左右。

氮化硅结合碳化硅陶瓷升液管，具有良好的抗热震性和耐铝液腐蚀性，进一步提高了其使用寿命。但是，为了保证升液管的抗热震性，需要保证氮化硅结合碳化硅陶瓷的气孔率在10％以上，以缓解材升液管材料使用时温度变化产生的热应力。而升液管的工作温度一般在700～900℃左右，在此温度下，大量气孔，尤其是开口气孔的存在，会导致氮化硅结合碳化硅陶瓷升液管发生氧化反应，并生成SiO₂相。SiO₂相会和铝液或者熔渣发生反应，氮化硅结合碳化硅陶瓷升液管原本良好的抗铝液侵蚀的能力遭到破坏，使用过程中出现挂渣、结瘤甚至堵塞内管等现象，其使用性能下降，其使用寿命降低，一般在一个月左右，且平均一周要清理一次粘附在内壁上的铝，增加了人力成本，也增加了生产成本。

为了氮化硅结合碳化硅陶瓷升液管的上述问题，现有技术采用制造具有芯层和外层的复合结构的氮化硅结合碳化硅陶瓷升液管的方法，升液管外层的颗粒细度大，气孔率在15％左右，以保证升液管具有良好的抗热震性，升液管芯层的颗粒细小，气孔率在3％以下，以保证升液管的抗氧化性和耐铝液腐蚀能力。但是，这种方法需要在芯层添加价格昂贵的稀土金属，而且，需要在1700～1800℃下高温烧结，材料昂贵，工艺复杂，导致这种升液管价格昂贵，售价达到每吨几十万元。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮化硅结合碳化硅陶瓷升液管的涂层及其制备方法，在氮化硅结合碳化硅陶瓷升液管的内壁依次制作抗氧化层和防粘铝层，外壁涂覆抗氧化层，在保证氮化硅结合碳化硅陶瓷升液管具有优异的抗热震性的同时，具有良好的抗氧化性和防粘铝性能，延长氮化硅结合碳化硅陶瓷升液管的使用寿命，且价格便宜，工艺难度小。

本发明为实现上述目的，采用以下的技术方案。

一种氮化硅结合碳化硅陶瓷升液管的涂层，涂层包括涂覆于氮化硅结合碳化硅陶瓷升液管内壁和外壁的抗氧化层，以及涂覆于氮化硅结合碳化硅陶瓷升液管的内壁的抗氧化层上的防粘铝层。

抗氧化层用于保护氮化硅结合碳化硅升液管不发生氧化反应，从而保证氮化硅结合碳化硅陶瓷升液管的使用性能。抗氧化层包括用作抗氧化骨料的碳化硅微粉、氧化硼和钇稳定氧化锆，以及作为粘结剂的高铝水泥、硅溶胶和磷酸二氢铝，作为分散剂的六偏磷酸钠。

作为抗氧化骨料的碳化硅微粉细度小，可以形成致密的抗氧化保护层，而钇稳定氧化锆具有优秀的抗热震性能及抗氧化性，氧化硼在工作状态下形成玻璃相，堵塞气孔，阻断氧气侵蚀通道，进一步提高抗氧化性能。