[go: up one dir, main page]

CN108706977A - 一种反应烧结碳化硅的装炉方法 - Google Patents

一种反应烧结碳化硅的装炉方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108706977A
CN108706977A CN201810564112.8A CN201810564112A CN108706977A CN 108706977 A CN108706977 A CN 108706977A CN 201810564112 A CN201810564112 A CN 201810564112A CN 108706977 A CN108706977 A CN 108706977A
Authority
CN
China
Prior art keywords
simple substance
silicon particle
silicon
silicon carbide
shove charge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810564112.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108706977B (zh
Inventor
王东
陈兵
邱冰山
刘飞
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shaanxi Udc Materials Technology Co Ltd
Original Assignee
Shaanxi Udc Materials Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shaanxi Udc Materials Technology Co Ltd filed Critical Shaanxi Udc Materials Technology Co Ltd
Priority to CN201810564112.8A priority Critical patent/CN108706977B/zh
Publication of CN108706977A publication Critical patent/CN108706977A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108706977B publication Critical patent/CN108706977B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C04B35/573—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained by reaction sintering or recrystallisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/422—Carbon
    • C04B2235/424—Carbon black
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/42—Non metallic elements added as constituents or additives, e.g. sulfur, phosphor, selenium or tellurium
    • C04B2235/428—Silicon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

一种反应烧结碳化硅的装炉方法，将炭黑和BN粉均匀附着在单质硅颗粒表面，得到表面处理后的单质硅颗粒；在炉子内设置有多层石墨板，并且每层石墨板上装多层圆柱状素坯产品；将表面处理后的单质硅颗粒均匀铺洒到最上层石墨板上的圆柱状素坯产品的表面。本发明通过处理反应烧结所需的单质硅，即将单质硅颗粒表明附着炭黑，在高温情况下，表面附着的炭黑先用硅发生反应生成碳化硅外壳。其外壳相当于一个控制硅渗出的装置。该外壳在反应过程中有一定的支撑作用，并且能有效的控制渗硅速率和均匀性。当产品渗硅均匀时，产品的形变就可得到很好的控制。

Description

一种反应烧结碳化硅的装炉方法
技术领域
本发明属于反应烧结碳化硅陶瓷技术领域，涉及一种反应烧结碳化硅的装炉方法。
背景技术
目前我国碳化硅陶瓷已经达到国际先进水平，碳化硅陶瓷已在越来越多的领域发挥着重要作用，但是由于碳化硅反应烧结过程中产品的体积有所变化，导致最终产品发生形变而不能使用。目前的碳化硅生产厂家用一层石墨板一层产品，以确保产品的直线度。这种方法增加装炉的体积，使得炉子的装载量很减小。不但增加了工装的数量而且炉子的产出率极低，造成资源和能源的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种反应烧结碳化硅的装炉方法，解决了现有技术中存在的炉子的产出率极低、产品合格率低的问题。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种反应烧结碳化硅的装炉方法，包括以下步骤：
1)单质硅颗粒表面处理：将炭黑和BN粉均匀附着在单质硅颗粒表面，得到表面处理后的单质硅颗粒；
2)在炉子内设置有多层石墨板，并且每层石墨板上装多层圆柱状素坯产品；
3)将表面处理后的单质硅颗粒均匀铺洒到最上层石墨板上的圆柱状素坯产品的表面。
本发明进一步的改进在于，单质硅颗粒表面处理的具体过程为：按重量比为(80～95):(1～3):(0.1～1)，将单质硅颗粒、炭黑和BN粉加入到搅拌均匀，然后加入PVA溶液，搅拌使炭黑和BN粉均匀附着在单质硅颗粒；然后烘干，得到表面处理后的单质硅颗粒。
本发明进一步的改进在于，PVA溶液的质量浓度3～5％的PVA溶液。
本发明进一步的改进在于，PVA溶液的质量为单质硅颗粒、炭黑和BN粉总质量的1～2％。
本发明进一步的改进在于，烘干的温度为60～120℃，时间不少于24h。
本发明进一步的改进在于，多层圆柱状素坯产品的每层与每层之间错位放置。
本发明进一步的改进在于，表面处理后的单质硅颗粒的质量为最上层石墨板上的圆柱状素坯产品总质量的0.50～0.65倍。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过处理反应烧结所需的单质硅，即将单质硅颗粒表明附着炭黑，在高温情况下，表面附着的炭黑先用硅发生反应生成碳化硅外壳。其外壳相当于一个控制硅渗出的装置。该外壳在反应过程中有一定的支撑作用，并且能有效的控制渗硅速率和均匀性。当产品渗硅均匀时，产品的形变就可得到很好的控制。
2.通过处理硅颗粒，控制反应烧结碳化硅的反应，并且均匀了富余硅向产品中的渗透速度，能够控制产品的均一性。错位堆积的装炉方法，将产品层与层之间错位，能够增多炉子装载量，且可以在一定程度上控制产品的变形。将表面处理好的硅按比例均匀铺洒在产品上部。从而宏观上使整层产品的一致均匀性得到保证。本发明提高生产质量和效率，最终反应烧结产品的合格率可达100％，单位炉子产能提高3倍以上。该发明对于大批量、低成本、高效率生产反应烧结碳化硅具有重要的现实意义。
附图说明
图1是反应烧结碳化硅的装炉截面示意图。
图中，1为圆柱状素坯产品，2为石墨板，3为石墨砖，4为石墨墩子。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
参见图1，本发明的反应烧结碳化硅的装炉方法，包括以下步骤：
1)单质硅颗粒表面处理：按重量比为(80～95):(1～3):(0.1～1)，将单质硅颗粒、炭黑和BN粉(即氮化硼粉)加入到搅拌机中，搅拌10min后，加入单质硅颗粒、炭黑和BN粉总质量的1～2％的胶水(即预先配好的质量浓度3～5％的PVA溶液)搅拌30min，使炭黑和BN粉均匀附着在单质硅颗粒表面；然后放入烘房中烘干，温度为60～120℃，时间不少于24h，得到表面处理后的单质硅颗粒。
单质硅颗粒表面处理的目的是控制反应烧结碳化硅时反应速度，即减缓硅颗粒融化时的流动性，以为硅和碳发生反应提供时间，并且均匀了富余硅向产品中的渗透速度。由于硅融化的温度远远小于碳化硅反应所需要的温度，若单质硅颗粒表面不经过处理，其在1400℃左右就发生熔融，硅迅速融化流到下层，导致产品反应极其不均匀。而经过表面处理的单质硅颗粒，由于其表面含有炭黑、BN等，可以先用硅发生反应，形成一个类似鸡蛋壳的外壳，硅在融化后缓慢渗透出去。
2)炉子内设置有多层石墨板2，优选三层石墨板2，每层石墨板2的端部设置有石墨墩子4，当石墨板上放上圆柱状素坯产品后，设置在石墨板2两侧的石墨墩子4用于放置圆柱状素坯产品。
检验石墨板2和侧挡石墨墩子4的平整度，石墨板2和侧挡石墨墩子4作为基准，其平整度的要求必须高于产品直线度(千分之0.2)的要求，达到要求的平整度后再装圆柱状素坯产品。
3)将检验合格的圆柱状素坯产品称量后，装入到石墨板2上，每层石墨板2上装多层圆柱状素坯产品，并且层与层之间错位，用两侧的石墨砖3夹整齐，约束圆柱状素坯产品在水平方位形变。这样不但可以提高炉子的装载量，而且可以有效的控制产品的形变。
4)将表面处理后的单质硅颗粒均匀铺洒到最上层石墨板2上的圆柱状素坯产品的表面，其中，表面处理后的单质硅颗粒的质量为最上层石墨板2上的圆柱状素坯产品质量的0.50～0.65倍。
现有技术中碳化硅反应烧结在炉内烧结的都是一层石墨板一层产品，其原因的多层烧结是，会出现局部不硅化现象。究其根本是因为反应不均匀。本发明通过处理硅颗粒，可以有效的解决这个问题。

Claims (7)

1.一种反应烧结碳化硅的装炉方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)单质硅颗粒表面处理：将炭黑和BN粉均匀附着在单质硅颗粒表面，得到表面处理后的单质硅颗粒；
2)在炉子内设置有多层石墨板(2)，并且每层石墨板(2)上装多层圆柱状素坯产品；
3)将表面处理后的单质硅颗粒均匀铺洒到最上层石墨板(2)上的圆柱状素坯产品的表面。
2.根据权利要求1所述的一种反应烧结碳化硅的装炉方法，其特征在于，单质硅颗粒表面处理的具体过程为：按重量比为(80～95):(1～3):(0.1～1)，将单质硅颗粒、炭黑和BN粉加入到搅拌均匀，然后加入PVA溶液，搅拌使炭黑和BN粉均匀附着在单质硅颗粒；然后烘干，得到表面处理后的单质硅颗粒。
3.根据权利要求2所述的一种反应烧结碳化硅的装炉方法，其特征在于，PVA溶液的质量浓度3～5％的PVA溶液。
4.根据权利要求2所述的一种反应烧结碳化硅的装炉方法，其特征在于，PVA溶液的质量为单质硅颗粒、炭黑和BN粉总质量的1～2％。
5.根据权利要求2所述的一种反应烧结碳化硅的装炉方法，其特征在于，烘干的温度为60～120℃，时间不少于24h。
6.根据权利要求1所述的一种反应烧结碳化硅的装炉方法，其特征在于，多层圆柱状素坯产品的每层与每层之间错位放置。
7.根据权利要求1所述的一种反应烧结碳化硅的装炉方法，其特征在于，表面处理后的单质硅颗粒的质量为最上层石墨板(2)上的圆柱状素坯产品总质量的0.50～0.65倍。
CN201810564112.8A 2018-06-04 2018-06-04 一种反应烧结碳化硅的装炉方法 Active CN108706977B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810564112.8A CN108706977B (zh) 2018-06-04 2018-06-04 一种反应烧结碳化硅的装炉方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810564112.8A CN108706977B (zh) 2018-06-04 2018-06-04 一种反应烧结碳化硅的装炉方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108706977A true CN108706977A (zh) 2018-10-26
CN108706977B CN108706977B (zh) 2021-11-02

Family

ID=63870403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810564112.8A Active CN108706977B (zh) 2018-06-04 2018-06-04 一种反应烧结碳化硅的装炉方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108706977B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109851365A (zh) * 2019-04-18 2019-06-07 山田研磨材料有限公司 一种碳化硅挤出成型生产的装炉方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4477493A (en) * 1982-04-30 1984-10-16 United Kingdom Atomic Energy Authority Production of reaction-bonded silicon carbide bodies
JPH02111663A (ja) * 1988-10-20 1990-04-24 Eagle Ind Co Ltd 多孔質導電性材料
CN1600742A (zh) * 2003-09-22 2005-03-30 中国科学院金属研究所 一种高强度致密的泡沫碳化硅陶瓷材料及其制备方法
CN101508570A (zh) * 2009-02-06 2009-08-19 潍坊华美精细技术陶瓷有限公司 反应烧结碳化硅陶瓷及其生产工艺
CN101747044A (zh) * 2009-12-16 2010-06-23 西安交通大学 以中间相炭微球为炭源的反应烧结碳化硅陶瓷的制备方法
CN103107336A (zh) * 2013-01-28 2013-05-15 方大工业技术研究院有限公司 梯度包覆的锂离子电池石墨负极材料及其制备方法
CN103641509A (zh) * 2013-12-09 2014-03-19 中国建筑材料科学研究总院 一种反应烧结用多孔碳预制体及其制备方法与应用
CN105948754A (zh) * 2016-05-03 2016-09-21 台州东新密封有限公司 反应烧结制备细晶粒碳化硅陶瓷的方法
CN106007726A (zh) * 2016-05-11 2016-10-12 台州东新密封有限公司 反应烧结制备SiC/C复合陶瓷密封材料的方法
WO2017069574A1 (en) * 2015-10-21 2017-04-27 Lg Innotek Co., Ltd. Silicon carbide composite and power storage device including same
CN106915966A (zh) * 2017-03-22 2017-07-04 宁波伏尔肯陶瓷科技有限公司 一种反应烧结碳化硅陶瓷制品的制备方法
CN107827466A (zh) * 2017-11-27 2018-03-23 朱胜利 采用渗入法制作反应烧结碳化硅陶瓷的成型方法及模具
CN107903068A (zh) * 2017-10-27 2018-04-13 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 减小大尺寸反应烧结碳化硅内应力的工艺
CN108069724A (zh) * 2016-11-18 2018-05-25 航天特种材料及工艺技术研究所 一种制备C/SiC复合材料的方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4477493A (en) * 1982-04-30 1984-10-16 United Kingdom Atomic Energy Authority Production of reaction-bonded silicon carbide bodies
JPH02111663A (ja) * 1988-10-20 1990-04-24 Eagle Ind Co Ltd 多孔質導電性材料
CN1600742A (zh) * 2003-09-22 2005-03-30 中国科学院金属研究所 一种高强度致密的泡沫碳化硅陶瓷材料及其制备方法
CN101508570A (zh) * 2009-02-06 2009-08-19 潍坊华美精细技术陶瓷有限公司 反应烧结碳化硅陶瓷及其生产工艺
CN101747044A (zh) * 2009-12-16 2010-06-23 西安交通大学 以中间相炭微球为炭源的反应烧结碳化硅陶瓷的制备方法
CN103107336A (zh) * 2013-01-28 2013-05-15 方大工业技术研究院有限公司 梯度包覆的锂离子电池石墨负极材料及其制备方法
CN103641509A (zh) * 2013-12-09 2014-03-19 中国建筑材料科学研究总院 一种反应烧结用多孔碳预制体及其制备方法与应用
WO2017069574A1 (en) * 2015-10-21 2017-04-27 Lg Innotek Co., Ltd. Silicon carbide composite and power storage device including same
CN105948754A (zh) * 2016-05-03 2016-09-21 台州东新密封有限公司 反应烧结制备细晶粒碳化硅陶瓷的方法
CN106007726A (zh) * 2016-05-11 2016-10-12 台州东新密封有限公司 反应烧结制备SiC/C复合陶瓷密封材料的方法
CN108069724A (zh) * 2016-11-18 2018-05-25 航天特种材料及工艺技术研究所 一种制备C/SiC复合材料的方法
CN106915966A (zh) * 2017-03-22 2017-07-04 宁波伏尔肯陶瓷科技有限公司 一种反应烧结碳化硅陶瓷制品的制备方法
CN107903068A (zh) * 2017-10-27 2018-04-13 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 减小大尺寸反应烧结碳化硅内应力的工艺
CN107827466A (zh) * 2017-11-27 2018-03-23 朱胜利 采用渗入法制作反应烧结碳化硅陶瓷的成型方法及模具

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
尹长霞: "超细碳化硅微粉的制备及反应烧结碳化硅性能的研究", 《中国学术期刊（光盘版）》 *
李双: "短纤维增强反应烧结碳化硅的制备与性能研究", 《中国学术期刊（光盘版）》 *
李懋强: "《热学陶瓷》", 30 June 2013, 中国建材工业出版社 *
袁志勇: "树脂碳源反应烧结碳化硅陶瓷凝胶注模成型机理研究", 《中国学术期刊（光盘版）》 *
裴立宅: "《高技术陶瓷材料》", 31 March 2015, 合肥工业大学出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109851365A (zh) * 2019-04-18 2019-06-07 山田研磨材料有限公司 一种碳化硅挤出成型生产的装炉方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108706977B (zh) 2021-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102206080B (zh) 太阳能光伏产业单晶硅生长热场用石墨材料及其制造方法
CN108046803B (zh) 一种添加沥青焦生产的高强度石墨制品及方法
CN101948675B (zh) 一种用于太阳能热发电聚热蓄能石墨材料及其制备方法
CN103833365B (zh) 耐高温节能型碳化硅板及其制备方法
CN107840328B (zh) 一种等静压石墨及其生产方法
CN105884357B (zh) 一种用于热压成型的石墨模具材料及其制备方法
CN103949648A (zh) 一种高强、高韧的仿生功能表面耐磨复合材料的制备方法
CN108706977A (zh) 一种反应烧结碳化硅的装炉方法
CN104987630B (zh) 改性聚三氟氯乙烯及其模压工艺
CN103194101B (zh) 一种铝电解用硼化钛基涂层复合材料及其制备方法、涂覆方法
CN101928143B (zh) 一种高纯氧化锆耐火制品的制备方法
CN105503192A (zh) 一种注射成型反应烧结B4C/SiC复合陶瓷材料及其制备方法
CN101892398B (zh) 一种陶瓷/铝合金梯度复合材料的制备方法
CN105801108A (zh) 一种三维孔道结构锂基块体氚增值剂材料的制备方法
CN106336197B (zh) 电子陶瓷材料烧制用匣钵及其制备方法
CN207180372U (zh) 一种氧化铝高热传导耐火陶瓷板
CN102060553B (zh) 石英陶瓷坩埚的制备方法
CN101315822B (zh) 一种高温结晶碳化硅电热元件的生产方法
CN113563068A (zh) 一种用于直写成型的陶瓷浆料及成型方法
CN102584260B (zh) 一种利用铁尾矿制备堇青石-莫来石复相耐热材料的方法
CN105712343A (zh) 敞开环式炉焙烧细颗粒结构石墨制品的方法及由该方法得到的石墨制品
CN109456079A (zh) 矿热炉用保温型微孔电炉炭块的制备方法
CN101571363A (zh) 高性能蜂窝陶瓷蓄热体及其制备工艺
CN220449101U (zh) 一种用于坩埚加工原料的自动称重和上料一体化设备
CN218576572U (zh) 一种碳化硅横梁烧结成型设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant