一种高性能莫来石尖晶石复合高温棚板及其制备方法

摘要

本发明公开了一种高性能莫来石尖晶石复合高温棚板及其制备方法。基质包括α－Al

说明书

技术领域

本发明涉及耐火材料，尤其涉及一种高性能莫来石尖晶石复合高温棚板及其制备方法。

背景技术

棚板是烧结磁性材料中的关键窑具，形状主要是薄板状，面积较大，而且厚度相对较小，使用过程中直接接触火焰，不但承受一定的压力作用，而且还要承受反复多次的冷热循环，要求具有良好的常温和高温强度，优异的抗热震稳定性和化学稳定性，良好的导热性和低蓄热性，棚板本身需要外观规整、尺寸准确。目前广泛使用的棚板材质主要有堇青石质，氧化锆质，碳化硅质以及莫来石质，堇青石质棚板抗热震性能优异，使用寿命长，但使用温度较低，一般不超过1400℃，不能满足软磁材料的烧结条件；碳化硅质棚板也具有良好的抗热震性能，使用温度也比堇青石质高，但高温条件下容易发生氧化，只能在还原气氛中长时间使用，而且容易与承烧的产品发生化学反应，造成产品报废，为了提高碳化硅材质的化学稳定性，专利ZL200520102193.8和ZL200620053416.0采用层状复合的方式来改进，制备工艺比较复杂；氧化锆质使用温度较高，但原料价格昂贵；莫来石质棚板具有优异的化学稳定性，使用温度较高，但与堇青石质和碳化硅质相比，抗热震性有些不足，容易产生开裂，使用寿命有限。

发明内容

针对目前高温棚板存在的问题和不足，本发明的目的在于提供一种高性能莫来石尖晶石复合高温棚板及其制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一、一种高性能莫来石尖晶石复合高温棚板，所采用的原料组分按质量百分比配比如下：

电熔莫来石颗粒    40～45％，

板状刚玉颗粒      15～20％，

电熔尖晶石颗粒    8～12％，

α-Al₂O₃粉         5～10％，

板状刚玉粉        5～10％，

氧化镁粉      5～8％，

硅线石粉      8～12％，

外加结合剂硅铝凝胶为总量的      3～4％。

二、一种高性能莫来石尖晶石复合高温棚板的制备方法：

电熔莫来石颗粒40～45％，板状刚玉颗粒15～20％，电熔尖晶石颗粒8～12％，α-Al₂O₃粉5～10％，板状刚玉粉5～10％，氧化镁粉5～8％，硅线石粉8～12％，外加结合剂硅铝凝胶为总量的3～4％；该方法的步骤如下：

基质包括α-Al₂O₃粉，板状刚玉粉，氧化镁粉和硅线石粉四种粉料；骨料包括电熔莫来石颗粒，板状刚玉颗粒和电熔尖晶石颗粒；基质按配合比称量好后先在球磨机中混合2～3小时，骨料按配合比称量好后在搅拌机中混合均匀后加入结合剂搅拌，然后加入混合均匀的基质材料，搅拌20～30分钟；密闭放置24～30小时；在震动压机上压制成型；110℃烘干后在1550～1580℃条件下烧成。

所述的电熔莫来石颗粒和电熔尖晶石颗粒都是包括1～1.5mm和不大于1mm两种规格。

所述的板状刚玉颗粒包括0.5～1mm和不大于0.5mm两种规格。

所述的板状刚玉粉和氧化镁粉的粒度大小不超过325目。

所述的硅线石是经过酸洗处理，粒度大小不超过180目。

所述的结合剂是硅铝凝胶，是以硅胶和铝胶为原料采用溶胶—凝胶技术制备，固含量质量百分比为15～20％。

本发明采用板状刚玉和电熔尖晶石复合制备高性能高温棚板，电熔莫来石纯度高、密度大、组织结构好、蠕变率低、热膨胀小，抗热震性好，抗化学侵蚀性强；电熔尖晶石熔点高，热膨胀小，热应力低，抗热震性好，化学性能稳定；板状刚玉是采用烧结法制备，具有优良的化学稳定性和耐高温性能。本发明以Al₂O₃—SiO₂—MgO三元相图为理论依据，采用电熔莫来石，板状刚玉和电熔尖晶石复合制备综合性能优异的棚板。

本发明与背景技术相比具有的有益效果是：

采用电熔莫来石，板状刚玉和电熔尖晶石复合制备，以硅铝凝胶为结合剂，经过高温烧成，制得的棚板具有优异的耐高温性能和抗热震稳定性，能够在1530～1550℃的高温条件下长期使用，制备工艺过程简单易行，而且使用过程中在窑炉空间占有率低，化学性能稳定，可以与承烧的产品直接接触，不再需要使用匣钵等其他窑具材料，能够提高空间利用率，降低能耗，极大地提高生产效率。本发明主要应用在电子元器件行业高温烧结磁铁氧体材料方面。

具体实施方式

实施例1：

原料组分按质量百分比配比如下：

电熔莫来石颗粒1～1.5mm25％，

电熔莫来石颗粒≤1mm15％

板状刚玉颗粒≤0.5mm5％

板状刚玉颗粒0.5～1mm15％，

电熔尖晶石颗粒1～1.5mm8％，

电熔尖晶石颗粒≤1mm4％

α-Al₂O₃粉5％，

板状刚玉粉10％，

氧化镁粉5％，

硅线石粉8％，

外加结合剂硅铝凝胶为总量的3％。

制备方法是：按配比先将基质料投入到球磨机中共混2小时，然后在行星式搅拌机中按配比加入骨料，搅拌混匀，接着加入结合剂搅拌均匀，最后加入混合好的基质料，搅拌20分钟出料，用塑料薄膜袋盖好后捆料24小时，经110℃烘干后在1580℃的烧成温度条件下保温4小时烧成。

实施例2：

原料组分按质量百分比配比如下：

电熔莫来石颗粒1～1.5mm30％，

电熔莫来石颗粒≤1mm15％

板状刚玉颗粒≤0.5mm5

板状刚玉颗粒0.5～1mm10％，

电熔尖晶石颗粒1～1.5mm4％，

电熔尖晶石颗粒≤1mm4％

α-Al₂O₃粉10％，

板状刚玉粉5％，

氧化镁粉8％，

硅线石粉9％，

外加结合剂硅铝凝胶为总量的4％。

制备方法是：按配比先将基质料投入到球磨机中共混3小时，然后在行星式搅拌机中按配比加入骨料，搅拌混匀，接着加入结合剂搅拌均匀，最后加入混合好的基质料，搅拌30分钟出料，用塑料薄膜袋盖好后捆料30小时，经110℃烘干后在1550℃的烧成温度条件下保温6小时烧成。

实施例3：

原料组分按质量百分比配比如下：

电熔莫来石颗粒1～1.5mm30％，

电熔莫来石颗粒≤1mm15％

板状刚玉颗粒≤0.5mm5％

板状刚玉颗粒0.5～1mm10％，

电熔尖晶石颗粒1～1.5mm6％，

电熔尖晶石颗粒≤1mm4％

α-Al₂O₃粉5％，

板状刚玉粉5％，

氧化镁粉8％，

硅线石粉12％，

外加结合剂硅铝凝胶为总量的4％。

制备方法是：按配比先将基质料投入到球磨机中共混2小时，然后在行星式搅拌机中按配比加入骨料，搅拌混匀，接着加入结合剂搅拌均匀，最后加入混合好的基质料，搅拌25分钟出料，用塑料薄膜袋盖好后捆料30小时，经110℃烘干后在1550℃的烧成温度条件下保温6小时烧成。

实施例4：

电熔莫来石颗粒1～1.5mm32％，

电熔莫来石颗粒≤1mm10％

板状刚玉颗粒≤0.5mm6％

板状刚玉颗粒0.5～1mm12％，

电熔尖晶石颗粒1～1.5mm4％，

电熔尖晶石颗粒≤1mm6％

α-Al₂O₃粉8％，

板状刚玉粉8％，

氧化镁粉6％，

硅线石粉8％，

外加结合剂硅铝凝胶为总量的3％。

制备方法是：按配比先将基质料投入到球磨机中共混2小时，然后在行星式搅拌机中按配比加入骨料，搅拌混匀，接着加入结合剂搅拌均匀，最后加入混合好的基质料，搅拌30分钟出料，用塑料薄膜袋盖好后捆料24小时，经110℃烘干后在1580℃的烧成温度条件下保温4小时烧成。

采用以上实施例制备的高温棚板基本性能指标为体积密度2.6～2.9g/cm³，气孔率15～20％，常温抗折强度≥13MPa，常温耐压强度≥100MPa，荷重软化温度≥1540℃，在1500℃的条件下使用寿命能够达到50次。