碳化硅砖是以碳化硅为主要原料制成的。SiC为共价结合,不存在通常所说的烧结性,而靠化学反应生成新相达到烧结,即反应烧结。碳化硅砖按结合方式不同分为粘土结合碳化硅砖,结合碳化硅砖,氧氮化硅结合碳化硅砖,氮化硅结合碳化硅砖,Sialon结合碳化硅砖和重结晶碳化硅砖。
1、粘土结合碳化硅砖,用黑色碳化硅做原料,结合性好的软质粘土,纸浆废液做结合剂制造的制品。一般结合粘土10%~15%,纸浆废液3%~5%,以最大堆积密度计算碳化硅的大、中、细种颗粒组成。混料时先加入碳化硅的颗粒和细粉,再加入粘土细粉,干混3min再加入纸浆废液(密度为1.26~1.28g/cm3)4%进行混练,困料12h后的泥料过4mm孔径的筛网,用压砖机成型,砖坯体积密度为2.5~2.7g/cm3。砖坯自然干燥2~4天,1400℃烧成。
2、氮化硅结合碳化硅砖,用碳化硅和硅粉做原料,经氮化烧成的制品。
碳化硅原料含SiC大于97%,其泥料的碳化硅颗粒配比为:粗:中:细=5:1:4。硅粉含大于98%,小于10μm的占80%以上,最大颗粒不能超过20μm。碳化硅颗粒与硅粉经过配料,混合,成型,干燥后,砖坯放入氮化炉中烧成,在烧成过程中通入氮气,炉内温度,压力,气氛均要严格控制。其工艺参数为:氮化气体压力为0.02~0.04MPa,炉内气氛含O2量小于0.01%,最终氮化温度为1350~1450℃,氮化总时间随制品形状,尺寸不同而异。
3、β-SiC结合碳化硅砖,将碳化硅,硅粉和炭粉按一定比例配合,混合,成型,在1400℃下还原气氛中烧成。大多数采用埋碳烧成。烧成过程中,产生一种以α—SiC为骨架,以细品粒β一SiC为基质的β一SiC结合碳化硅砖。β一SiC是在烧成过程中,硅粉与炭粉反应生成的。这种产品通常含有少量残留硅和碳。
4、氧氮化硅结合碳化硅砖,配料中硅粉少于Si3N4结合砖的配比,成型后在富N2气氛中(要求有一定的O2分压)烧成,温度为1350~1400℃。成品是一种以α—SiC为骨架,以Si2ON2为基质的氧氮化硅结合碳化硅砖。基质中往往存在少量Si和Si3 N4。
5、Sialon结合碳化硅砖,按一定粒度配比的碳化硅中配入Si3N4和Al203粉,加入结合剂混练,成型后在还原气氛中烧成。制得以α—SiC为骨架,以Sialon为基质的耐火制品。由于Sialon基质存在于粒子之间,制品强度提高,抗热震性增强。
6、重结晶碳化硅制品,由100%α—SiC构成,无第二相存在。
原料含SiC 99.5%以上,采用最大堆积密度的颗粒级配,高压成型,与空气隔绝烧成的电炉中烧成,温度在2100℃以上,要求电炉能烧到2500℃,SiC发生蒸发凝结,导致无收缩的自结合结构。
碳化硅砖热导率高,有良好的耐磨性、抗热震性、耐侵蚀性。可用于铝电解槽内衬、熔融铝导管和陶瓷窑用窑具、大中型高炉炉身下部、炉腰和炉腹、铝精炼炉炉衬、锌蒸馏罐衬等。