對于鋁電解措用碳化硅耐火材料而言，抗熔融冰晶石電解液侵蝕性是影響其使用壽命的決定性因素。傳統(tǒng)的碳質(zhì)側(cè)襯材料損毀問題日益嚴(yán)重，影響電解槽的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，降低槽壽命。而SiC質(zhì)材料由于其卓越的性能，已經(jīng)成為側(cè)襯用材料的發(fā)展方向。熔渣侵蝕是耐火材料在使用過程中最常見的一種損壞形式，在實(shí)際使用中，約50％是由于熔渣侵蝕而損壞。對于鋁電解槽用碳化硅耐火材料而言，抗熔融冰晶石電解液侵蝕性也是影響其使用壽命的決定性因素。
SiC的燒結(jié)溫度高達(dá)2000℃，一般工業(yè)窯爐無法生產(chǎn)，即使生產(chǎn)出來其成本造價(jià)也很高。為了降低SiC質(zhì)材料的燒結(jié)溫度，使其能在工業(yè)生產(chǎn)上推廣應(yīng)用，一般常在SiC中添加結(jié)合劑降低燒結(jié)溫度。窯具的性能、壽命等也與結(jié)合劑的選擇有關(guān)，目前，不同結(jié)合劑種類繁多，歸納起來有以下幾種：粘土結(jié)合、高鋁結(jié)合劑結(jié)合、莫來石結(jié)合、氧化物結(jié)合、氮化物結(jié)合、再結(jié)晶結(jié)合及賽隆結(jié)合等。本文選用硅微粉作為結(jié)合劑燒結(jié)碳化硅耐火材料，并研究此材料抗冰晶石侵蝕性能。
硅微粉為非晶態(tài)，高溫下會析晶，析出的主要晶相為α一方石英，其結(jié)構(gòu)疏松，晶型轉(zhuǎn)變時(shí)伴隨較大的體積效應(yīng)，影響窯具質(zhì)量，因此還需加入一定的礦化劑，礦化劑的作用是促使生成較多的液相，因?yàn)棣烈环绞芙庥谝合嗖⑽龀鋈芙舛容^小的α一磷石英，α一磷石英轉(zhuǎn)變體積效應(yīng)小，且交錯(cuò)成網(wǎng)狀，從而可以提高窯具的強(qiáng)度和高溫穩(wěn)定性。Mn02礦化能力強(qiáng)，窯具性能好，但會污染制品；caO礦化能力不強(qiáng)，但會提高窯具的耐火度。在此我們采用 CaO—Mn02混合礦化劑，目的是充分發(fā)揮二者的優(yōu)點(diǎn)，而克服其各自的不足之處。
將燒結(jié)好的試樣分兩組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(每個(gè)試樣上均開有直徑為2cm，深為1.5cm的凹槽)。
(1)第一組試樣填入冰晶石；
(2)第二組試樣均填入冰晶石和螢石的混合物(冰晶石：螢石=1：1)。
將這兩組試樣中的填充物壓實(shí)，數(shù)量以填滿槽的2/3深為宜。然后同時(shí)放入SX2—10—14箱式 電子爐(wZK三相可控硅溫度控制器)中進(jìn)行煅燒，條件為960℃保溫100h。將燒過的試樣冷卻至室溫后，取出并在DZE一300B型混凝土抗折壓試試驗(yàn)機(jī) 上劈開，用數(shù)碼相機(jī)拍攝，觀察其渣坑形狀以及渣樣狀態(tài)，測出其深度并分析侵蝕效果。
試樣中的渣坑(見圖)有一定程度的變形，渣樣有大量氣泡產(chǎn)生，有粘渣現(xiàn)象，侵蝕和滲透并存。SiC與冰晶石并不能直接反應(yīng)，但其晶間玻璃相很容易被冰晶石蝕掉，這也正是試樣被侵蝕后表面疏松出現(xiàn)大量氣泡的原因。試樣中的渣坑周圍有氣泡產(chǎn)生，有粘渣現(xiàn)象，螢石變成燒結(jié)固體，侵蝕程度輕微，滲透嚴(yán)重。
抗侵蝕性能在碳化硅耐火材料的應(yīng)用中是一個(gè)比較重要的性能。電解質(zhì)熔液對碳化硅材料的侵蝕是借助于材料生成的氧化物與冰晶石的反應(yīng)，高粘度的生成物NaAlSi0能有效阻止腐蝕過程的進(jìn)一步進(jìn) 行。在第一組試樣中，侵蝕嚴(yán)重，主要由氣和液的共侵蝕反應(yīng)以及液體的沖蝕作用造成。由于使用硅微粉做結(jié)合劑，所以試樣中還有一定量Si02成分，勢必導(dǎo)致含氧玻璃相增加，而玻璃相很容易與滲入的冰晶石發(fā)生如下反應(yīng)：式中：[Si，0]代表含氧玻璃相，[Si]也可能是其它金屬離子。正是由于以上原因，使試樣的表層變得結(jié)構(gòu)疏松而遭侵蝕；第二組試樣中由于螢石變成燒結(jié)固體，侵蝕程度有所下降。
Na3A1F6+[Si，O]一SiF4+ NaF+A1203
結(jié)論 ：(1)硅微粉作為結(jié)合劑以及復(fù)合礦化劑的加入使得燒結(jié)溫度大大降低。
(2)硅微粉結(jié)合碳化硅耐火材料抗冰晶石侵蝕能力較差，侵蝕和滲透并存；抗冰晶石和螢石混合物侵蝕 的能力較好，侵蝕程度輕微，滲透嚴(yán)重。