[发明专利]利用河砂制备赛隆结合碳化硅陶瓷粉体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用河砂制备赛隆结合碳化硅陶瓷粉体的方法，属陶瓷材料技术领域。

背景技术

赛隆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。赛隆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。赛隆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隆材料的研究报道。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。

发明内容

本发明的目的是提出一种利用河砂制备赛隆结合碳化硅陶瓷粉体的方法，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。

本发明提出的利用河砂制备赛隆结合碳化硅陶瓷粉体的方法，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％、其余为金属氧化物的砂土，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，即为本发明的赛隆结合碳化硅陶瓷粉体。

利用本发明的方法制备的赛隆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。本发明所用的原料，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。例如本发明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。

具体实施方式

下面介绍本发明的实施例。