[发明专利]一种抗氧化碳化硅系耐火材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳化硅系耐火材料，尤其涉及一种抗氧化碳化硅系耐火材料及其制备方法。

背景技术

SiC系耐火材料是人们早已知晓的一种优质耐火材料。具有强度高、导热系数大、抗震性好、耐磨损、抗侵蚀等优良高温性能，在冶金等工业部门有许多用途。尤其碳化硅还是极好的脱氧剂，用它可以加快炼钢速度，并便于控制化学成分，提高钢的质量。但是碳化硅的主要晶相是SiC，易氧化，并且重结晶碳化硅的R-SiC开口气孔的存在，增大了氧化的表面，加剧了高温氧化，氧化形成的SiO₂覆盖在材料表面和气孔内表面，在下一个高温循环中，气孔内的SiO₂发生晶型转化，产生体积效应造成SiO₂膜开裂，又裸露新的SiC表面，从而导致进一步氧化，造成材料最终损坏。

为解决上述问题，渗硅碳化硅越来越收到人们的普遍重视，即在R-SiC基础上进行液相或气相渗硅，R-SiC的气孔由游离硅填充，生成更加致密的渗硅碳化硅材料，不利于氧化发生，性能更加优良。但是此方法工艺复杂，成本较高，现在国内基本还处于研究阶段，工业生产应用还很少。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种抗氧化碳化硅系耐火材料及其制备方法。

本发明的具体技术方案为：一种抗氧化碳化硅系耐火材料，以碳化硅粉为原料成型生坯，2000-2050℃下烧结，生成碳化硅烧结体，在碳化硅烧结体表面包裹了一层致密硅膜层。

作为优选，所述的碳化硅系耐火材料由80-95wt%碳化硅、0.5-10wt%游离硅、0-5wt%游离碳、气孔和少量杂质组成。

作为优选，所述的硅膜层厚度在2-20μm。

作为优选，所述的硅膜层厚度在6-12μm。

与现有技术对比，本发明的有益效果是：通过在碳化硅烧结体表面包裹了一层致密硅膜层，防止碳化硅材料内部氧化，同时，硅膜层的表面在高温下也会氧化成SiO₂，会使材料的抗氧化性能更加优异，这个过程还会促进炼钢过程中的脱氧，加快炼钢速度，提高钢的质量。另外，由于材料内部气孔的存在，增加了碳化硅材料的抗热震性。

上述的抗氧化碳化硅系耐火材料的制备方法为，以碳化硅粉为原料成型生坯，2000-2050℃下烧结，生成碳化硅烧结体，采用物理气相沉积法，在镀膜机中沉积硅膜层。

作为优选，所述的物理气相沉积法包括真空蒸镀、溅射镀膜、等离子体镀膜和离子镀。

作为优选，所述的镀膜机为真空离子镀膜机，利用电子束蒸发磁控溅射，或多弧蒸发离化技术沉积硅膜层。

与现有技术对比，本发明的有益效果是：相比于渗硅技术，这种镀膜方法已经是工艺非常成熟的常用镀膜技术，工艺稳定，控制简单，调控镀膜的厚度、密度或者镀膜材料都非常方便，有利于工业生产应用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

按照配方称取原料碳化硅粉，在2000℃高温烧结，生成碳化硅烧结体，冷却后破碎成3mm颗粒，将颗粒放入真空离子镀膜机的真空腔体，沉积硅膜层，厚度为6μm。

实施例2

按照配方称取原料碳化硅粉，在2050℃高温烧结，生成碳化硅烧结体，冷却后破碎成12mm颗粒，将颗粒放入真空离子镀膜机的真空腔体，沉积硅膜层，厚度为12μm。

实施例3

按照配方称取原料碳化硅粉，在2000℃高温烧结，生成碳化硅烧结体，冷却后破碎成8mm颗粒，将颗粒放入真空离子镀膜机的真空腔体，沉积硅膜层，厚度为20μm。

实施例4

按照配方称取原料碳化硅粉，在2050℃高温烧结，生成碳化硅烧结体，冷却后破碎成2mm颗粒，将颗粒放入真空离子镀膜机的真空腔体，沉积硅膜层，厚度为2μm。

本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。