碳化硅空心球的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳化硅空心球的制备方法，属于高强度非金属材料技术领域。其技术方案为：包括以下步骤（1）用无毒可挥发的有机物经制球设备反复喷液体加粉体滚动成型制作微珠；（2）筛选微珠作为种子；（3）将目标重量5

【技术实现步骤摘要】
碳化硅空心球的制备方法


[0001]本专利技术涉及高强度非金属材料
，具体涉及一种碳化硅空心球的制备方法。

技术介绍

[0002]在国内军工防弹装甲领域大多采用氧化铝空心球做为防弹装甲板填充物，氧化铝熔点为2054℃莫氏硬度9级，制成防弹装甲板的抗压强度为100Mpa/cm3达不到该类产品国外军工产品标准150Mpa/cm3，所以在穿甲燃烧弹的强力穿刺和高温燃烧下防弹效果差，会减弱所防护的军工机械和军事设施的防护能力，造成机械、设施损失和人员伤亡，并减少该产品的使用寿命增加更换频率和费用。
[0003]碳化硅是一种理想的空心球材料，其具有高硬度、高强度、高稳定性、高热导率和低膨胀系数等特点，同时具有抗放射性、耐辐照、吸波等特性，是重要的核防护材料、吸波隐身材料和高性能结构陶瓷材料，受到人们的广泛关注。SiC空心球在新型复合材料、轻质填料和可控释催化等众多领域有着良好的潜在应用前景。但现有的碳化硅空心球制备方法复杂，且单粒抗压强度低，制成的防弹装甲板同样无法满足国外军工的生产标准。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种碳化硅空心球的制备方法，方法简单，制备出的碳化硅空心球堆积比重轻、抗压强度高、耐高温、使用寿命长等特点提高防弹装甲对军工机械和军事设施的防护能力，因生产工艺的延展性可根据不同技术指标和使用需求制作不同的规格产品，填补国内此类高性能产品空白和解决高价国外进口的依赖性。
[0005]本专利技术的技术方案为：第一方面，公开了一种碳化硅空心球的制备方法，包括以下步骤，（1）用无毒可挥发的有机物作为粉体原料经制球设备反复喷液体一加无毒可挥发的有机物滚动成型制作微珠；（2）筛选尺寸在0.5
‑
1.0mm的微珠作为种子；（3）将目标重量5
‑
10%的种子放入制球设备中；（4）在种子表面反复喷液体二、粘合剂和碳化硅粉，滚动成型，制作成壳层碳化硅微球；（5）筛选尺寸在1.0
‑
2.5mm的壳层碳化硅微球；（6）将筛选之后的壳层碳化硅微球放入窑炉经烘干、焙烧、煅烧、降温制得碳化硅空心球。
[0006]优选地，步骤（1）中无毒可挥发的有机物为淀粉或面粉中的一种，尺寸为100
‑
200目，液体一为水。
[0007]优选地，步骤（1）中液体一和无毒可挥发的有机物的比例为0.2
‑
0.4:1。
[0008]优选地，步骤（4）所述的碳化硅粉的熔点2700℃、莫氏硬度9.5级、含量＞99%，按重量组成为：100
‑
150微米
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15
‑
25%50
‑
100微米
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15
‑
25%20
‑
50微米
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15
‑
25%10
‑
20微米
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15
‑
25%5
‑
10微米
ꢀꢀꢀꢀꢀ
15
‑
25%。
[0009]优选地，步骤（4）中液体二为按重量计的聚乙烯醇1
‑
5%和去离子水95
‑
99%混合物。
[0010]优选地，步骤（4）中粘合剂为田菁粉和纤维素中的一种或两种，粘合剂的重量为1
‑
5%，碳化硅粉的重量为95
‑
99%，将粘合剂与碳化硅粉混合均匀后再喷涂。
[0011]优选地，其特征在于，步骤（6）中壳层碳化硅微球经110
‑
300℃烘干2
‑
4小时、300
‑
600℃焙烧2
‑
4小时、900
‑
2400℃煅烧4
‑
6小时、降温至20
‑
25℃，制得碳化硅空心球。
[0012]第二方面，公开了碳化硅空心球作为军工防弹装甲板填充物的应用。
[0013]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：本专利技术方法制备的碳化硅空心球堆积比重轻、抗压强度高（单粒抗压强度达到100
‑
400n）、耐高温、使用寿命长等特点提高防弹装甲对军工机械和军事设施的防护能力（制成的防弹装甲板的抗压强度大于150Mpa/cm3超过国外军工标准），因生产工艺的延展性可根据不同技术指标和使用需求制作不同的规格产品（制作球体壁越厚抗压强度越高随之比重越高），填补国内此类高性能产品空白和解决高价国外进口的依赖性。
附图说明
[0014]图1是本专利技术实施例1制备的碳化硅空心球外观实物结构示意图。
[0015]图2是本专利技术实施例1制备的碳化硅空心球内部壁厚图结构示意图。
[0016]图3是本专利技术实施例1制备的碳化硅空心球的单粒静态抗压强度测试图。
[0017]图4是本专利技术利用实施例1制备的碳化硅空心球填充的防弹装甲板静态抗压强度测试图。
[0018]图5是本专利技术实施例2制备的碳化硅空心球的单粒静态抗压强度测试图。
[0019]图6是本专利技术利用实施例2制备的碳化硅空心球填充的防弹装甲板静态抗压强度测试图。
具体实施方式
[0020]实施例1本实施例提供了一种碳化硅空心球的制备方法，具体包括，（1）用细度为100目的面粉10kg，经制球设备反复喷水3kg加面粉滚动成型制作微珠；（2）筛选尺寸在0.5
‑
1mm的微珠作为种子；（3）将约13kg（约占壳层碳化硅微球目标重量10%）的种子放入制球设备中；（4）将重量比为聚乙烯醇：去离子水=1:99的聚乙烯醇和去离子水配置成混合液体二，备用；将1kg田菁粉、20kg尺寸为100
‑
150微米的碳化硅粉、20kg 50
‑
100微米碳化硅粉、
20kg 20
‑
50微米碳化硅粉、20kg 10
‑
20微米碳化硅粉和20kg 5
‑
10微米碳化硅粉配置成混合物，在种子表面反复喷液体二和混合物，滚动成型，制作成壳层碳化硅微球120
‑
140kg；（5）筛选尺寸在1
‑
2mm的壳层碳化硅微球；（6）将筛选之后的壳层碳化硅微球放入窑炉经300℃烘干3小时、600℃焙烧3小时、2400℃煅烧5小时（碳化硅发生蒸发
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凝聚再结晶作用，在颗粒接触处发生颗粒共生形成的烧结体，基本不收缩，会有一定数量孔隙，在焙烧温度达到300℃以上是球体内的粘合剂会慢慢分解挥发，同时分解后产生的空隙会随温度持续升高到600℃时细小颗粒结构会有塌陷填充空隙）、降温至25℃（有机物种子经高温分解炭化挥发过程形成空心），得出球体外观直径1
‑
2mm，空心直径0.5
‑
1mm，壁厚0.25
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0.5mm，堆比1.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅空心球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，（1）用无毒可挥发的有机物作为粉体原料经制球设备反复喷液体一加无毒可挥发的有机物滚动成型制作微珠；（2）筛选尺寸在0.5
‑
1.0mm的微珠作为种子；（3）将目标重量5
‑
10%的种子放入制球设备中；（4）在种子表面反复喷液体二、粘合剂和碳化硅粉，滚动成型，制作成壳层碳化硅微球；（5）筛选尺寸在1.0
‑
2.5mm的壳层碳化硅微球；（6）将筛选之后的壳层碳化硅微球放入窑炉经烘干、焙烧、煅烧、降温制得碳化硅空心球。2.如权利要求1所述的碳化硅空心球的制备方法，其特征在于，步骤（1）中无毒可挥发的有机物为淀粉或面粉中的一种，尺寸为100
‑
200目，液体一为水。3.如权利要求1所述的碳化硅空心球的制备方法，其特征在于，步骤（1）中液体一和无毒可挥发的有机物的比例为0.2
‑
0.4:1。4.如权利要求1所述的碳化硅空心球的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述的碳化硅粉的熔点2700℃、莫氏硬度9.5级、含量＞99%，按重量组成为：100
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150微米
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15
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25%50
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100微米
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15
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25%20
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50微米

【专利技术属性】
技术研发人员：孙彦强，
申请(专利权)人：山东睿瑶环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：