[发明专利]一种自结合碳化硅耐火材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种自结合碳化硅耐火材料，由经无水乙醇稀释后的改性树脂和碳化硅原料制备得到，所述改性树脂由热固性酚醛树脂、无水乙醇和碳化硼制备得到，所述碳化硅原料由至少五种不同粒径的碳化硅颗粒、金属硅粉、石墨粉、硅灰和热固性树脂粉制备得到。本发明制备方法在烧制达到560℃时，碳化硼会与氧气发生反应生成液相的氧化硼和二氧化碳，且会先于金属硅氧化，其玻璃相容易熔出从而封闭气孔或溢出表面形成一层致密的氧化膜，而且生成的二氧化碳会从气孔中逸出，对于玻璃相的熔出起到一定的引导和促进作用，这样就可以隔绝空气，使自结合碳化硅制品内部形成还原性气氛，使金属硅粉与石墨能够反应生成碳化硅晶须，以此达到烧结的目的。

技术领域

本发明属于耐火材料技术领域，尤其涉及一种自结合碳化硅耐火材料及其制备方法。

背景技术

SiC材料因具有高温强度大，抗氧化性好，，耐磨损，热稳定性好，热膨胀系数小，热导率大，硬度高等优良特性而被广泛应用于各种领域。SiC是一种共价键很强的材料，烧结时的扩散速率相当低，同时其颗粒表面往往覆盖一层相当薄的氧化层，起扩散势垒的作用。没有烧结添加剂，纯碳化硅是很难烧结的。

现今常见的碳化硅含量高且高强度碳化硅制品主要分为Si3N4结合SiC、Sialon结合SiC、Si2N2O结合SiC以及SiC自结合SiC。前三者必须在氮气气氛下烧成，SiC自结合SiC要在惰性气体气氛下或者用焦炭石墨等进行埋炭烧成，这样烧制的碳化硅产品对设备要求很高，同时产量较低，成本也非常高。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有的高端碳化硅制品由于需要在特殊的气体气氛下烧成，所以对烧成设备要求高，产量低、成本高的问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种自结合碳化硅耐火材料，由经无水乙醇稀释后的改性树脂和碳化硅原料制备得到，所述改性树脂由热固性酚醛树脂、无水乙醇和碳化硼制备得到，所述碳化硅原料由至少五种不同粒径的碳化硅颗粒、金属硅粉、石墨粉、硅灰和热固性树脂粉制备得到。

进一步地，所述改性树脂为热固性酚醛树脂、无水乙醇和碳化硼按照重量配比3.5:2:1混合搅拌后得到的混合物。

先用无水乙醇将树脂稀释，便于我们将碳化硼均匀混合到结合剂酚醛树脂中又不会使其粘度过大，这样做有两个好处：

一是可以将碳化硼更加均匀的包裹在颗粒表面；

二是经碳化硼改性过的树脂具有更好的常温强度。

进一步地，所述碳化硅原料按重量份数包括42～48份粒径为1～3mm的碳化硅，22～26份粒径为0～1mm的碳化硅，5～9份粒径为200目的碳化硅，8～12份粒径为800目的碳化硅,3～9份粒径为1500目的碳化硅，3～7份金属硅粉，1份石墨粉,1份硅灰，1份热固性树脂粉。

进一步地，所述碳化硼为粉粒状，粒径大小为2000目。

进一步地，所述石墨粉要求粒径325目以下，且碳含量大于97％，金属硅粉粒径为325目。

一种自结合碳化硅耐火材料的制备方法，包括以下步骤：

1)分别按照改性树脂和碳化硅原料的配比要求进行原料称取；

2)将按照配比混合完成的热固性酚醛树脂、无水乙醇和碳化硼放在高速搅拌器中搅拌均匀，形成改性树脂；

3)将粉料放在球磨桶内球磨均匀与事先制作好的改性树脂作为备用；

4)将碳化硅原料中粒径为1～3mm的碳化硅和粒径为0～1mm的碳化硅所混合完成的颗粒混合物放入混碾机中混合3分钟，然后边搅拌边加入事先制作好的改性树脂，继续持续搅拌3分钟；