[发明专利]耐火制品的制备方法及用该法所制的耐火制品

说明书

本发明涉及一种制备耐火制品的方法，该法包括将耐火材料粉制成一种其形状和大小与耐火制品的所需形状和大小相符的中间体的步骤，以及用该方法所制备的耐火制品。

众所周知，由碳化物制成的或含有碳化物成分的耐火制品在高温条件下应用时，具有优良特性。因此，最好是使用含有碳化物的结构材料作为耐热材料；电技术用的抗蚀材料，它可在空气中的操作条件下使用；高温热存储用的材料；烧蚀热反射体系用的材料；以及耐磨性材料与摩擦技术材料。然而，在制备具有所需形状，特别是具有复杂形状的这类制品时，就有问题。

美国专利文献US-A-3189472与US-A-3205043揭示了一种制备复合耐火制品的方法。该方法包括把碳化硅粉末与碳质物料相混合随后将其压制成中间产品并用硅填充含有碳化硅与碳的产品的步骤，其最后步骤是由硅蒸汽或熔融硅在超过硅的熔点的温度下进行实施。

当穿透中间产品时，该硅是使用来自产品的碳而结合进仲碳化硅中。根据已知方法可以制得复合耐火制品。这种耐火材料具有较高的残留应力，此外，它易破碎。

美国专利文献US-A-3725015揭示了另一种制备复合耐火制品的方法。由此所制备的耐火制品基于至少一种耐火化合物。这已知方法包括下列步骤：

-混合耐火材料粉末和碳质物质；

-由上述混合物料压制成具有所需形状与大小的中间产品；

-加热所得中间产物，以定位碳质物中的碳；

-用熔融的金属或金属混合物填充所述中间产物，其中含有75-99％(容积)的至少一种选自Si、Cr、Fe、Ni、Ti、的金属和1-25％(容积)的金属是选自Al、Cu、Co、Fe及其混合物，0-24％(容积)的金属是构成耐火材料的金属成分。

上述已知方法没有完全消除产品中的残留应力，虽然该应力已有所减少。由于在热处理过程中产生严重收缩因而用该方法不能精确地制备出具有复杂形状的制品。用这种方法制成的产品具有封闭的孔隙，这类孔隙使得熔融的金属(混合物)难以穿透进入中间产品中，而且需要一套用于维持所需高温的复杂设备装置以实施这种方法。

用所述方法制备的产品是至少一个三元体系，包括一种选自碳化硼、硅化硼、硼化钛、碳化钛、碳化锆、硼化锆、氮化硅、碳化铍、碳化硼及其混合物的烧结耐火化合物和一种至少由两种金属组成的合金。该制品颗粒之间的空间中的残留容积被上述合金所填充，该合金中的一个金属成分与形成耐火材料的金属是相同的，另一个金属成分则选自铝、铜、钴、铁及其混合物。

由所述方法制成的制品具有10-40％(容积)的孔隙度；被金属碳化物填满的该制品颗粒之间的空间是5-35％(容积)，剩余的5-35％(容积)空间则被合金所填充。

本发明的目的是提供一种以简易方法及以简单且不昂贵的装置制备具有所需形状的耐火制品的方法。此外，所制的产品中的热应力及显微裂纹将降至最小值，并且遍及制品的整个容积中存在开口的孔隙。对上述制成的产品的最终加工处理也减至最低值。

本发明的另一个目的是提供具有高物理机械性能，优良电导性，高热容量，高硬度与高耐磨性的复合耐火制品，它们适用于许多技术领域，也适用于在高温，甚至是高于按本发明方法所制的中间物体中的孔隙中所填充的金属相的熔点的高温条件。

通过一种制备耐火制品的方法可以实现上述目的，该方法包括把耐火材料粉末制成一个其形状与大小和制品所需的形状与大小相符的中间体的步骤，其特征在于，选用形成碳化物的金属或合金作为上述中间体的原材料。然后用气态烃或烃混合物在高于上述烃或烃混合物的分解温度下处理所形成的中间体。直至中间体的质量增加至少3％为止。如果上述步骤的温度过低而不能使中间体充分进行碳化物化时，还要使中间体在惰性气氛下进行1000-1700℃温度的处理。由该方法所形成的物体是由具有开口孔隙的连续空间骨架的碳化物物质所构成，这类物质本身是一种有用的耐热结构材料。上述这类多孔碳化物骨架材料也可用作过滤器，催化剂底物，以及各种的电化学电极。此外，这类物质作为用于制备复合耐火制品的原料也是优良的，它是通过用不同的金属或金属合金充填开口孔隙，以制备具有某些所需的特性，例如高导电性或低摩擦系数的复合耐火制品。