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氮化硅結(jié)合碳化硅磚的產(chǎn)品質(zhì)量及控制

添加時間:2025年4月21日  瀏覽次數(shù):

氮化硅結(jié)合碳化硅磚涉及到的主要生產(chǎn)原料有:碳化硅、硅粉、氮氣等添加劑。不同于普通的氮化硅材料制品,氮化硅結(jié)合碳化硅磚所需要的原料必須具有更高的純度。碳化硅的純度應(yīng)達(dá)到98.5%以上,硅粉的純度應(yīng)達(dá)到99%以上,氮氣的純度應(yīng)達(dá)到99.9%以上。除了原料的純度需要進行嚴(yán)格的控制以外,生產(chǎn)加工過程中還需要對原料的粒度和顆粒級配進行嚴(yán)格的控制。原料的粒度過高將會直接影響胚體成型的體積密度,造成胚體的致密性降低,影響最終的產(chǎn)品質(zhì)量。在原料顆粒級配方面,要注意硅粉的粒度,硅粉的粒度控制可以確保硅粉與氮氣的反應(yīng)效率,但是一味降低硅粉的粒度也會存在一定的負(fù)面影響,即硅粉于氮氣反應(yīng)速率過快,劇烈的反應(yīng)造成反應(yīng)裝置中熱量集聚上升,一旦溫度超過1400℃時,會誘發(fā)碳化硅表面出現(xiàn)流硅現(xiàn)象,反而不利于產(chǎn)品的質(zhì)量控制。另外,在氮化硅結(jié)合碳化硅磚的原料中加入ZrSio4可以起到改善產(chǎn)品抗氧化性的作用。

氮化硅結(jié)合碳化硅磚生產(chǎn)工藝中,需要加入臨時的結(jié)合劑,結(jié)合劑的加入主要有兩大功效,一是可以幫助原料之間融合實現(xiàn)均質(zhì)體,改善原料顆粒表面的分散性,為胚體成型創(chuàng)建良好的條件;二是氮化硅結(jié)合碳化硅磚在干燥和燒成的工序中要面臨升溫的過程,而在高溫條件下,氮化硅結(jié)合碳化硅磚的臨時結(jié)合劑會分散,氣態(tài)物質(zhì)揮發(fā)過程中給氮化硅結(jié)合碳化硅磚留下大量的網(wǎng)絡(luò)狀氣孔通道,不僅更有利于氮氣的充入,提高了硅粉和氮氣之間的反應(yīng)效率,而且也能夠更有利于最終產(chǎn)品的穩(wěn)定性。臨時結(jié)合劑主要有:有機糊精、木質(zhì)素磺酸鈣以及德國司馬化工分散劑等,目前行業(yè)內(nèi)對臨時結(jié)合劑的添加量質(zhì)量百分比通常在5%以內(nèi)。

氮化硅結(jié)合碳化硅磚

目前氮化硅結(jié)合碳化硅磚的成型工藝主要有半干法成型和注漿成型兩大類。其中半干法成型因為生產(chǎn)效率較高的優(yōu)勢應(yīng)用更加普遍。在干燥工序中溫度和時間對產(chǎn)品質(zhì)量有較大影響。溫度過低或時間過短,都會導(dǎo)致胚體中殘留水分,在后續(xù)的氮化反應(yīng)過程中誘發(fā)硅粉的氧化反應(yīng),從而降低氮化反應(yīng)效率,影響產(chǎn)品質(zhì)量。溫度升高的快慢也會對產(chǎn)品質(zhì)量造成影響。溫度升高太快不利于對高溫環(huán)境進行控制。過高的溫度會造成胚體表面出現(xiàn)裂紋。

氮化硅結(jié)合碳化硅磚的原料混煉成型后再氮化爐中高溫1400℃左右進行燒制,最終產(chǎn)品的質(zhì)量和行難呢過與氮化反應(yīng)的溫度有著緊密關(guān)系。在硅粉與氮氣發(fā)生反應(yīng)的過程中,大致經(jīng)歷兩個溫度段;首先是升溫階段,然后是原料的氮化反應(yīng)階段。其中升溫階段裝置內(nèi)的溫度由初始溫度升高至1100℃左右,而原料氮化硅反應(yīng)階段的溫度在1100~1350℃。

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