利用河砂制备赛隆结合碳化硅陶瓷粉体的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用河沙制备赛隆结合碳化硅陶瓷粉体的方法，首先选取原料，干燥脱水，将其与碳粉混合，水介质下球磨，烘干后加入聚乙烯醇水溶液，搅拌均匀，压成块状烘干，在氮气气氛下烧结，脱除游离碳，即为本发明专利技术的赛隆结合碳化硅陶瓷粉体。利用本发明专利技术的方法可以制造用于铜铁冶金、窑炉、炉具的高档耐火材料，也可以用于制造耐腐蚀耐磨损管道内衬材料。本发明专利技术变废变害为宝，可以使资源得到更经济合理的利用，发挥最大效益。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属陶瓷材料
赛龙结合碳化硅是一种硅铝碳氮氧体系的复相材料，具有高强、高硬、耐腐蚀，耐高温，耐磨损、轻质等优点。是一种优异的工程技术、国防军工、航天用材料。例如可以利用其耐高温、耐磨损等优点作为发动机部件，也可以作为车刀材料，也可以作为高级高温耐火材料和高强防弹材料等。多年来，美国、日本和欧洲等国已经开展了该材料制备、结构、性能与应用的研究工作。我国也进行过大量的研究开发。并且在许多领域已有应用。赛龙结合碳化硅通常由氮化硅、氮化铝、氧化铝等粉体高温复合制备。成本较高。大致300～400元/公斤。赛龙材料的大量工业应用的关键是如何降低粉体成本。这方面的研究有利用高岭土碳热还原制备赛龙材料的研究报道。高品质高岭土也是轻工、建材、造纸与纺织行业的重要原料。加上我国目前高品质高岭土现已经存储不多。所以如何用更为廉价的原料取代高岭土是研究者们关注的方向。本专利技术的目的是提出一种，利用沙土含有的微量有机物，通过低成本的碳热还原工艺合成，制备高强、高韧、高硬、耐高温轻质耐磨损的工程机械部件原料。本专利技术提出的，包括以下各步骤(1)原料选用SiO2质量百分比为60-80％，Al2O3质量百分比含量为10-30％的砂土，经研磨，使颗粒度达到5～20μm；(2)将原料在200～700℃下干燥脱水；(3)将砂土与碳粉以质量百分比100∶25-30混合，水介质下，常温球磨45-50小时，烘干；(4)在上述混料中加入5-10％的聚乙烯醇水溶液，使聚乙烯醇占混料的重量百分比为0.5-2.5wt％，搅拌均匀；(5)在压力为15-20Mpa下压成块状，在60-100℃烘干；(6)将上述块料放入气氛炉中，在氮气气氛下烧结，升温速度为15℃/分钟-20℃/分钟，升温至1300℃-1700℃，保温2-4小时，然后冷却至200℃以下出炉，可以通过控制烧结温度调节SiC在成品中的含量，使其在成品中含量由50％-80wt％；(7)在600℃下保温2小时，脱除游离碳，即为本专利技术的赛隆结合碳化硅陶瓷粉体。利用本专利技术的方法制备的赛龙结合碳化硅高技术陶瓷的粉体，通过低成本的碳热还原工艺合成，利用砂土为原料，制造用于铜铁冶金、窑炉、炉具的高档耐火材料，也可以用于制造耐腐蚀耐磨损管道内衬材料。本专利技术所用的原料，对农作物生长无益，而是造成河床淤积，堵塞河道，一直是造成水害的重要原因。例如本专利技术利用黄河泥砂制备高技术陶瓷材料原料，变废变害为宝。可以使资源得到更经济合理的利用，发挥最大效益。下面介绍本专利技术的实施例。下列实施例中采用黄河入海口处垦利县的黄河泥沙，其成分如下 实施例1黄河泥沙用马弗炉(SRJX-4-13)在650℃下烘干，保温2小时将泥沙和碳粉以100∶30混合放置于球磨罐中。在离子水介质中球磨48小时从球磨罐中将料取出，混合均匀。为了增加离散度，加入了少量丙三醇。在40℃下搅拌均匀。在85℃下烘干。稍加搅拌分散后，加入10％的PVA，PVA质量百分比为2％，加一定压力，慢退压，压成块体。在70℃下烘干。使用气氛烧结炉，在氮气氛下(一个大气压)，1500℃，升温速度为20℃/分。600℃下保温2个小时退碳。经X射线衍射分析，产品为O’-Sialon陶瓷，结构式为Al0.16Si1.84N1.84O1.16和SiC，SiC的含量为65％。实施例2黄河泥沙用马弗炉(SRJX-4-13)在650℃下烘干，保温2小时将泥沙和碳粉以100∶30混合放置于球磨罐中。使用玛瑙球在离子水介质中球磨48小时从球磨罐中将料取出，混合均匀。为了增加离散度，加入了少料丙三醇。在40℃下搅拌均匀。在85℃下烘干。稍加搅拌分散后，加入10％的PVA和水，质量百分比为0.8％，压力至16000磅，慢退压，压成块状。在70℃下烘干。使用气氛烧结炉在氮气氛下(一个大气压)，升温速度为20℃/分，1400℃下反应2小时。600℃下保温2个小时退碳。用X射线衍射分析，产品为O’-Sialon陶瓷，结构式为Al0.16Si1.84N1.84O1.16和SiC，SiC的含量为50％。实施例3黄河泥沙用马弗炉(SRJX-4-13)在650℃下烘干，保温2小时将泥沙和碳粉以100∶30混合放置于球磨罐中。由于水的密度较大，炭黑较轻，浮于水上无法润湿。所以改加少量的无水酒精，待润湿成泥状后，再加去离子水。使用玛瑙磨球，球磨48小时从球磨罐中将料取出，混合均匀。为了增加离散度，加入了少料丙三醇。在40℃下搅拌均匀。在85℃下烘干。稍加搅拌分散后，取料20克，加入10％的PVA和水，质量百分比位2.4％，压力至13000磅，慢退压，压成块状。在70℃下烘干。使用多功能炉，在一个大气压下，氮气氛，1600℃下反应两小时，升温速度为20℃/分。600℃下保温2个小时退碳。产品含有O’-Sialon陶瓷，结构式为Al0.16Si1.84N1.84O1.16和SiC，SiC的含量为80％。权利要求1.一种，其特征在于，该方法包括以下各步骤(1)原料选用SiO2质量百分比为60-80％，Al2O3质量百分比含量为10-30％的砂土，经研磨，使颗粒度达到5～20μm；(2)将原料在200～700℃下干燥脱水；(3)将砂土与碳粉以质量百分比100∶25-30混合，水介质下，常温球磨45-50小时，烘干；(4)在上述混料中加入5-10％的聚乙烯醇水溶液，使聚乙烯醇占混料的重量百分比为0.5-2.5wt％，搅拌均匀；(5)在压力为15-20Mpa下压成块状，在60-100℃烘干；(6)将上述块料放入气氛炉中，在氮气气氛下烧结，升温速度为15℃/分钟-20℃/分钟，升温至1300℃-1700℃，保温2-4小时，然后冷却至200℃以下出炉；(7)在600℃下保温2小时，脱除游离碳，即为本专利技术的赛隆结合碳化硅陶瓷粉体。全文摘要本专利技术涉及一种,首先选取原料,干燥脱水,将其与碳粉混合,水介质下球磨,烘干后加入聚乙烯醇水溶液,搅拌均匀,压成块状烘干,在氮气气氛下烧结,脱除游离碳,即为本专利技术的赛隆结合碳化硅陶瓷粉体。利用本专利技术的方法可以制造用于铜铁冶金、窑炉、炉具的高档耐火材料,也可以用于制造耐腐蚀耐磨损管道内衬材料。本专利技术变废变害为宝,可以使资源得到更经济合理的利用,发挥最大效益。文档编号C04B35/565GK1270153SQ0010594公开日2000年10月18日 申请日期2000年4月21日 优先权日2000年4月21日专利技术者潘伟, 黄月, 陈健 申请人:清华大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用河沙制备赛隆结合碳化硅陶瓷粉体的方法，其特征在于，该方法包括以下各步骤：（１）原料选用ＳｉＯ↓［２］质量百分比为６０－８０％，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］质量百分比含量为１０－３０％的砂土，经研磨，使颗粒度达到５～２０μｍ；（２） 将原料在２００～７００℃下干燥脱水；（３）将砂土与碳粉以质量百分比１００∶２５－３０混合，水介质下，常温球磨４５－５０小时，烘干；（４）在上述混料中加入５－１０％的聚乙烯醇水溶液，使聚乙烯醇占混料的重量百分比为０．５－２．５ｗｔ％， 搅拌均匀；（５）在压力为１５－２０Ｍｐａ下压成块状，在６０－１００℃烘干；（６）将上述块料放入气氛炉中，在氮气气氛下烧结，升温速度为１５℃／分钟－２０℃／分钟，升温至１３００℃－１７００℃，保温２－４小时，然后冷却至２００℃以下出炉 ；（７）在６００℃下保温２小时，脱除游离碳，即为本专利技术的赛隆结合碳化硅陶瓷粉体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：潘伟，黄月，陈健，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]