利用河沙製備賽隆結合碳化矽陶瓷粉體的方法
2023-05-27 01:55:41
專利名稱：利用河沙製備賽隆結合碳化矽陶瓷粉體的方法
技術領域：
本發明涉及一種利用河沙製備賽隆結合碳化矽陶瓷粉體的方法，屬陶瓷材料技術領域。
賽龍結合碳化矽是一種矽鋁碳氮氧體系的復相材料，具有高強、高硬、耐腐蝕，耐高溫，耐磨損、輕質等優點。是一種優異的工程技術、國防軍工、航天用材料。例如可以利用其耐高溫、耐磨損等優點作為發動機部件，也可以作為車刀材料，也可以作為高級高溫耐火材料和高強防彈材料等。多年來，美國、日本和歐洲等國已經開展了該材料製備、結構、性能與應用的研究工作。我國也進行過大量的研究開發。並且在許多領域已有應用。賽龍結合碳化矽通常由氮化矽、氮化鋁、氧化鋁等粉體高溫複合製備。成本較高。大致300～400元/公斤。賽龍材料的大量工業應用的關鍵是如何降低粉體成本。這方面的研究有利用高嶺土碳熱還原製備賽龍材料的研究報導。高品質高嶺土也是輕工、建材、造紙與紡織行業的重要原料。加上我國目前高品質高嶺土現已經存儲不多。所以如何用更為廉價的原料取代高嶺土是研究者們關注的方向。
本發明的目的是提出一種利用河沙製備賽隆結合碳化矽陶瓷粉體的方法，利用沙土含有的微量有機物，通過低成本的碳熱還原工藝合成，製備高強、高韌、高硬、耐高溫輕質耐磨損的工程機械部件原料。
本發明提出的利用河沙製備賽隆結合碳化矽陶瓷粉體的方法，包括以下各步驟(1)原料選用SiO2質量百分比為60-80％，Al2O3質量百分比含量為10-30％的砂土，經研磨，使顆粒度達到5～20μm；(2)將原料在200～700℃下乾燥脫水；(3)將砂土與碳粉以質量百分比100∶25-30混合，水介質下，常溫球磨45-50小時，烘乾；(4)在上述混料中加入5-10％的聚乙烯醇水溶液，使聚乙烯醇佔混料的重量百分比為0.5-2.5wt％，攪拌均勻；(5)在壓力為15-20Mpa下壓成塊狀，在60-100℃烘乾；(6)將上述塊料放入氣氛爐中，在氮氣氣氛下燒結，升溫速度為15℃/分鐘-20℃/分鐘，升溫至1300℃-1700℃，保溫2-4小時，然後冷卻至200℃以下出爐，可以通過控制燒結溫度調節SiC在成品中的含量，使其在成品中含量由50％-80wt％；(7)在600℃下保溫2小時，脫除游離碳，即為本發明的賽隆結合碳化矽陶瓷粉體。
利用本發明的方法製備的賽龍結合碳化矽高技術陶瓷的粉體，通過低成本的碳熱還原工藝合成，利用砂土為原料，製造用於銅鐵冶金、窯爐、爐具的高檔耐火材料，也可以用於製造耐腐蝕耐磨損管道內襯材料。本發明所用的原料，對農作物生長無益，而是造成河床淤積，堵塞河道，一直是造成水害的重要原因。例如本發明利用黃河泥砂製備高技術陶瓷材料原料，變廢變害為寶。可以使資源得到更經濟合理的利用，發揮最大效益。
下面介紹本發明的實施例。
下列實施例中採用黃河入海口處墾利縣的黃河泥沙，其成分如下
實施例1黃河泥沙用馬弗爐(SRJX-4-13)在650℃下烘乾，保溫2小時將泥沙和碳粉以100∶30混合放置於球磨罐中。
在離子水介質中球磨48小時從球磨罐中將料取出，混合均勻。
為了增加離散度，加入了少量丙三醇。
在40℃下攪拌均勻。在85℃下烘乾。
稍加攪拌分散後，加入10％的PVA，PVA質量百分比為2％，加一定壓力，慢退壓，壓成塊體。
在70℃下烘乾。
使用氣氛燒結爐，在氮氣氛下(一個大氣壓)，1500℃，升溫速度為20℃/分。600℃下保溫2個小時退碳。
經X射線衍射分析，產品為O』-Sialon陶瓷，結構式為Al0.16Si1.84N1.84O1.16和SiC，SiC的含量為65％。
實施例2黃河泥沙用馬弗爐(SRJX-4-13)在650℃下烘乾，保溫2小時將泥沙和碳粉以100∶30混合放置於球磨罐中。
使用瑪瑙球在離子水介質中球磨48小時從球磨罐中將料取出，混合均勻。
為了增加離散度，加入了少料丙三醇。
在40℃下攪拌均勻。在85℃下烘乾。
稍加攪拌分散後，加入10％的PVA和水，質量百分比為0.8％，壓力至16000磅，慢退壓，壓成塊狀。
在70℃下烘乾。
使用氣氛燒結爐在氮氣氛下(一個大氣壓)，升溫速度為20℃/分，1400℃下反應2小時。
600℃下保溫2個小時退碳。
用X射線衍射分析，產品為O』-Sialon陶瓷，結構式為Al0.16Si1.84N1.84O1.16和SiC，SiC的含量為50％。
實施例3黃河泥沙用馬弗爐(SRJX-4-13)在650℃下烘乾，保溫2小時將泥沙和碳粉以100∶30混合放置於球磨罐中。由於水的密度較大，炭黑較輕，浮於水上無法潤溼。所以改加少量的無水酒精，待潤溼成泥狀後，再加去離子水。
使用瑪瑙磨球，球磨48小時從球磨罐中將料取出，混合均勻。
為了增加離散度，加入了少料丙三醇。
在40℃下攪拌均勻。在85℃下烘乾。
稍加攪拌分散後，取料20克，加入10％的PVA和水，質量百分比位2.4％，壓力至13000磅，慢退壓，壓成塊狀。
在70℃下烘乾。
使用多功能爐，在一個大氣壓下，氮氣氛，1600℃下反應兩小時，升溫速度為20℃/分。
600℃下保溫2個小時退碳。
產品含有O』-Sialon陶瓷，結構式為Al0.16Si1.84N1.84O1.16和SiC，SiC的含量為80％。
權利要求
1.一種利用河沙製備賽隆結合碳化矽陶瓷粉體的方法，其特徵在於，該方法包括以下各步驟(1)原料選用SiO2質量百分比為60-80％，Al2O3質量百分比含量為10-30％的砂土，經研磨，使顆粒度達到5～20μm；(2)將原料在200～700℃下乾燥脫水；(3)將砂土與碳粉以質量百分比100∶25-30混合，水介質下，常溫球磨45-50小時，烘乾；(4)在上述混料中加入5-10％的聚乙烯醇水溶液，使聚乙烯醇佔混料的重量百分比為0.5-2.5wt％，攪拌均勻；(5)在壓力為15-20Mpa下壓成塊狀，在60-100℃烘乾；(6)將上述塊料放入氣氛爐中，在氮氣氣氛下燒結，升溫速度為15℃/分鐘-20℃/分鐘，升溫至1300℃-1700℃，保溫2-4小時，然後冷卻至200℃以下出爐；(7)在600℃下保溫2小時，脫除游離碳，即為本發明的賽隆結合碳化矽陶瓷粉體。
全文摘要
本發明涉及一種利用河沙製備賽隆結合碳化矽陶瓷粉體的方法,首先選取原料,乾燥脫水,將其與碳粉混合,水介質下球磨,烘乾後加入聚乙烯醇水溶液,攪拌均勻,壓成塊狀烘乾,在氮氣氣氛下燒結,脫除游離碳,即為本發明的賽隆結合碳化矽陶瓷粉體。利用本發明的方法可以製造用於銅鐵冶金、窯爐、爐具的高檔耐火材料,也可以用於製造耐腐蝕耐磨損管道內襯材料。本發明變廢變害為寶,可以使資源得到更經濟合理的利用,發揮最大效益。
文檔編號C04B35/565GK1270153SQ0010594
公開日2000年10月18日 申請日期2000年4月21日 優先權日2000年4月21日
發明者潘偉, 黃月, 陳健 申請人:清華大學