现代陶瓷窑炉窑具及熔铝用优质Si2N2O结合SiC材料的开发.pdfVIP

i 2N20 现代陶瓷窑炉窑具及熔铝用优质S i 结合SC材料的开发 宜兴新威利成耐火材料有限公司 孙光 技术副总监 电话： 0510．7451089 传真：0510．7451091手机 邮编214226 摘 要：介绍了Si zNz0结合sic窑具材料的特点及合成工艺和Si：N：o结合sic材料 的基本性质，各种细粉加入量及添加剂的种类及加入量对制品显微结构及理化性能的影响 及应用前景。 关键词：Si：N：0结合SiC 添加剂理化性能应用 近年来陶瓷窑具材料的发展较快，从粘土质，堇青石和高铝质，莫来石一董青石质等， 这些材料高温强度低，热震稳定性差，使用寿命短，一般寿命在100--200次左右，并且 用量大，能源消耗高等，随着陶瓷工业快速烧成技术的推广应用，窑具使用的循环周期越 来越短，使用条件更为苟刻，迫切需要新型高寿命的窑具材料的更新，以不断满足陶瓷工 业快速烧成技术发展的需要。(2)¨…’ 碳化硅质窑具按结合相不同可分为氧化物结合，氮化物结合，及再结晶碳化硅材料， 氧化物结合碳化硅窑具最大缺点是抗氧化性能不好，寿命一般在300--400次左右；再结晶 碳化硅窑具结合性能均超过其他材质的窑具材料，但制造成本高，工艺要求苟刻，价格昂 贵，在国内陶瓷行业现阶段生产使用，承受能力还达不到。氮化硅结合碳化硅窑具具有更 好的高温强度，抗热震性，氮化硅由于本身纤维状结构使得结合区略有渗透性，在长期使 用过程中容易受到氧化。与纤维状氮化硅结合相不同，而si2N20板桥状结构粘附于SiC 的Si02薄膜上，对SiC抗氧化起到了良好的防护作用，由于Si2N20本身抗氧化性优于 si3N4，抗热震性也优越。成本又低于Sialon．价格与重结晶碳化硅窑具相比差距较大，并且 使用温度氧化气氛达1550C，比堇青石——莫来石质窑具高，生产工艺比较简单，氧氮化 硅结合碳化硅质窑具，在当今陶瓷窑十分苛刻的条件，应用现代陶瓷炉快速烧成工艺，选 择该优质窑具材料是十分必要的。日本关于碳化硅质窑具的研究起步较早，氧氮化硅结合 碳化硅窑具现己形成工业化生产，平均使用寿命在1000炉以上，氧氮化硅结合碳化硅板，在 熔铝水包及中频炉坩埚上使用，抗冰晶石侵蚀性能较强，使用效果大大优于氮化硅结合碳化 硅板，有较好的应用前景． 1．Si2N20的合成工艺机理分析 氧氮化硅在一些性质上与氧化硅相似。 如在高温下两者中的Si4+都能被A13+所取代， 187 作为高温结构陶瓷。 根据化学反应方程式，有四种合成Si2N20的方法： ①3Si+Si02+2N2◆2Si2N20 ②2Si02+3c+N2◆Si2N20+3CO ③2Si02+2NH3—◆Si2N20+3H20 ④Si3N4+Si02◆2Si2N20 利用反应②③式合成Si2N20的工艺复杂，影响固态不易控制，利用④式制备Si2N20 的反应速率极慢必须借助添加剂以形成液相，才能在较低1400。C温度下合成Si2N20，而 玻璃相的存在，降低了材料的高温强度，高温抗蠕变性，抗氧化性及抗热震性，而采用① 式合成Si2N20工艺简单烧结温度较低，下面对采用①式合成Si2N20的机理、工艺的方面 进行简单介绍。 由反应①式合成Si2N20时反应遵循如下过程。 Si+SiO，2SiO(g) 2Si+2SiO(g)+2N2◆2Si2N20 反应烧结过程遵循着气体扩散、反应，填充气孔并伴随收缩的顺序进行。为了使反应 的数量和气孔通道减少，则反应进行程度就会受到限制，此外，反应物的密度、粒径大小， 坯体的厚度、以及添加剂的使用都是反应进行程度的重要因素，反应物密度越大，反应程 度越小，粒度越大，坯体越厚。氮化越困难，Si02与杂质形成液相、可以促进Si2N20的