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氮化硅結合碳化硅磚生產工藝及應用介紹

編輯:耐火磚   瀏覽:   時間:2021-10-09


 
氮化硅結合碳化硅磚是使用碳化硅、硅粉另加結合劑成型後,在1350~1450℃經氮化燒結成的耐火磚製品。氮化硅結合碳化硅磚的英文名稱爲silcon nitride bended silicon carbide brick,分子表達式爲si3N4-SiC。該產品的特點是:Si2N4以針狀或纖維狀結晶存在於SiC之間,具有良好的耐鹼侵蝕性、抗熔融冰晶石潤溼性、抗氧化性、耐磨性、高導熱性、抗熱震性和極低的導電性。氮化硅結合碳化硅磚的多項性能,特別是高導熱性能、低導電率、抗氧化性等,符合大型鋁電解槽技術對側部內襯材料的使用要求。
用氮化硅製取耐火磚。通常在於用細顆粒硅制粗坯氮化,是採用反應燒結法。反應燒結的好處是燒成體積不變(燒成時耐火磚尺寸整個變化約0.1%)。硅制粗坯用各種方法成型:在鋼製磚模中壓制,等靜壓,熱塑泥料拉拔,水的泥漿澆注。要在氮或氨介質中經過兩個階段氮化。階段低於硅溶化溫度100~250℃,在這個溫度下,硅質點蒙上氮化物薄膜,同時形成Si3N4纖維。階段耐火磚具有足夠的強度和結合能力,避免第二階段(高於硅的熔化溫度)耐火磚變形。第二階段燒成溫度爲1480~1600℃。
用這種方法制造的耐火磚的氣孔率爲18%~28%。
採用3%到8%添加物壓力燒結制取的耐火磚,接近理論密度,例如MgO添加物的作用歸結爲形成液相。氮化硅耐火磚強度和其他機械性質明顯取決於耐火磚的生產工藝。20℃時的抗折強度達到5(.6~7.0)×10MPa。Si3N4耐火磚在高溫下非常穩定。超過1000℃,任何一種材料經受不住的快速熱冷交替次數,作爲Si3N4當時熱冷交替800次後沒有破壞(當時熔融石英發生脫玻作用)。氮化硅具有很高的化學穩定性。對熔融的酸它比石英更穩定。可是它對強鹼不穩定。Si3N4耐火磚不被A1,Pb,Sn,Zn,Mg這些金屬的熔體破壞和不潤溼,然而被銅熔體強烈地破壞(1150℃)。
熱壓法生產氮化硅
將硅粉於氮化爐中氮化,得到氮化硅,進行粉碎,作爲熱壓用原料。爲提高氮化硅粉的純度,可先氮化一次,然後粉碎淨化處理。再氮化一次,細磨,用於熱壓制品。將5%左右MgO、鎂的化合物或Y2O3等添加劑加入氮化硅粉中,以酒精作介質,於球磨中充分溼混。熱壓模爲石墨質的,模內壁上塗一層氮化硼粉,將氮化硅混合料裝入,於17501850℃,壓力2550MPa的感應加熱或輻射加熱的熱壓爐中熱壓燒結。該法制得製品密度、強度高,體積密度在3.123.20g/cm3。
氮化硅製品的應用
氮化硅製品基本不受硝酸、硫酸、鹽酸以及王水、鹼液的侵蝕,也不受鋁、鉛,鋅、錫、金、銀、黃銅、鎳等熔融金屬的腐蝕,目前已應用於:
(1) 硫酸工業沸騰爐淨化系統,如文丘裏襯套;
(2) 酸泵瓷軸、磁力泵、高壓緩流泵、冷凍壓縮機密封環;
(3) 用於輕金屬冶煉、熔化等工藝的測溫熱電偶套管;
(4) 應用於選廠水力旋流器的沉砂口;
(5) 用於要求耐高溫、耐磨、抗熱震的爐襯耐火材料和各種零部件。
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