[发明专利]一种轻量化刚玉-碳化硅耐火材料及其制备方法

权利要求书

1.一种轻量化刚玉-碳化硅耐火材料的制备方法，其特征在于所述制备方法的步骤是：

步骤1、改性多孔刚玉陶瓷颗粒和改性多孔刚玉陶瓷细粉的制备

步骤1.1、将氢氧化铝细粉置于高温炉内，以1～3℃/min的速率升温至310～400℃，保温4～6h，自然冷却，得到孔隙率高的氧化铝粉体；

步骤1.2、按所述孔隙率高的氧化铝粉体∶轻烧菱镁矿微粉∶水的质量比为100∶(1.4～1.9)∶(2～4)，将所述孔隙率高的氧化铝粉体和所述轻烧菱镁矿微粉置于搅拌机中，加入所述水混合，搅拌15～23min，得到混合料；

步骤1.3、将所述混合料在150～200MPa条件下机压成型，再将成型后的坯体于110～160℃条件下干燥18～32h；然后将干燥后的坯体置于高温炉内，以3～5℃/min的速率升温至1650～1750℃，保温4～9h，自然冷却，得到以刚玉为主晶相的多孔刚玉陶瓷材料；

所述以刚玉为主晶相的多孔刚玉陶瓷材料：耐压强度为96～217MPa；显气孔率为22～38％；体积密度为2.41～3.04g/cm³；平均孔径为500nm～1.5μm，孔径分布为双孔峰，小孔峰为300～800nm，大孔峰为1.0～2.5μm；

步骤1.4、按所述以刚玉为主晶相的多孔刚玉陶瓷材料∶改性溶液的质量比为100∶40～45，将所述以刚玉为主晶相的多孔刚玉陶瓷材料置于真空装置中，抽真空至1.9～2.5kPa，再加入所述改性溶液，静置30～50min，关闭抽真空系统，在120～160℃条件下干燥24～32h，得到改性多孔刚玉陶瓷材料；

所述改性溶液的制备方法是：按去离子水∶催化剂的质量比为100∶2.6～4.1，将所述去离子水和所述催化剂混合，搅拌均匀，得到改性溶液；

步骤1.5、将所述改性多孔刚玉陶瓷材料破粉碎，筛分，分别得到改性多孔刚玉陶瓷颗粒I、改性多孔刚玉陶瓷颗粒II和改性多孔刚玉陶瓷细粉；

所述改性多孔刚玉陶瓷颗粒I的粒径小于3.2mm且大于等于1.3mm，所述改性多孔刚玉陶瓷颗粒II的粒径小于1.3mm且大于等于0.6mm，所述改性多孔刚玉陶瓷细粉的粒径小于0.088mm；

步骤2、轻量化刚玉-碳化硅耐火材料的制备

以25～32wt％的改性多孔刚玉陶瓷颗粒I和23～30wt％的改性多孔刚玉陶瓷颗粒II为骨料，以18～28wt％的改性多孔刚玉陶瓷细粉、13～20wt％的碳化硅细粉和3～5wt％的单质Si粉为基质；先将所述骨料置于搅拌机中，加入占所述骨料和所述基质之和4～7wt％的改性液态热固性酚醛树脂，混合，再加入所述基质，搅拌均匀，在150～200MPa条件下机压成型，在200～250℃条件下热处理24～48小时，然后在1190～1420℃和埋碳条件下保温4～10小时，自然冷却，制得轻量化刚玉-碳化硅耐火材料；

所述改性液态热固性酚醛树脂的制备方法是：按液态热固性酚醛树脂∶六水硝酸镍的质量比为100∶7～12，将所述液态热固性酚醛树脂和所述六水硝酸镍混合，搅拌均匀，得到改性液态热固性酚醛树脂；

所述催化剂为九水硝酸铁、六水硝酸钴中的一种或两种；其中：所述九水硝酸铁的Fe(NO₃)₃·9H₂O含量大于98wt％，所述六水硝酸钴的Co(NO₃)₂·6H₂O含量大于98wt％。

2.根据权利要求1所述的轻量化刚玉-碳化硅耐火材料的制备方法，其特征在于所述氢氧化铝细粉的粒径＜44μm；所述氢氧化铝细粉的Al₂O₃含量为64～66wt％。

3.根据权利要求1所述的轻量化刚玉-碳化硅耐火材料的制备方法，其特征在于所述轻烧菱镁矿微粉的粒径＜2μm；所述轻烧菱镁矿微粉的MgO含量＞96wt％。

4.根据权利要求1所述的轻量化刚玉-碳化硅耐火材料的制备方法，其特征在于所述碳化硅细粉的粒径＜88μm；所述碳化硅细粉的SiC含量＞97wt％。