[发明专利]一种磨料级SiC颗粒表面纯净化处理方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料及复合材料领域，涉及一种磨料级SiC颗粒的“超声+气氛保护高温处理”表面纯净化处理方法。

背景技术

SiC具有硬度高、耐磨损、抗氧化、导热性能好、耐腐蚀、强度高等一系列优异性能，在陶瓷材料、金属基复合材料、半导体材料及耐磨材料等方面有着广泛的应用。传统SiC颗粒主要是通过将石英砂和焦炭在高温下混合发生电热化学反应，然后经过多次机械粉碎和化学提纯得到的，制得的SiC颗粒质量较差，常常含有SiO₂、游离碳、有机物以及Fe、Ca、Al、Mn、Zn等杂质。当SiC颗粒作为增强体，与Al、Mg、Cu等金属复合制备SiC颗粒增强金属基复合材料(尤其是碳化硅颗粒增强铝基复合材料)的过程中，这些杂质必然会对复合材料产生污染，甚至会与金属基体发生界面反应，影响增强体与基体的浸渍性和与界面的结合强度，并对复合材料的热性能、力学性能产生影响。因此，有必要在制备复合材料之前对SiC颗粒进行表面纯净化处理。

关于SiC颗粒的处理方法，目前应用和研究的主要是采用电镀、化学镀、溶胶-凝胶、气相沉积技术(包括物理气相沉积和化学气相沉积)等技术在颗粒表面涂覆Ni、Cu、Ag等金属膜层。如中国专利ZL200510029905.2“SiC陶瓷颗粒表面化学镀铜方法”就是利用化学镀的方法在颗粒表面镀覆一层铜膜，得到镀层包覆均匀的SiC陶瓷颗粒。涂层的引入既改变了界面的原始结合状态，防止SiC颗粒与基体之间发生有害化学反应，又改善了SiC颗粒与基体的浸润性，提高界面结合强度，但是金属涂层也在体系中引入了不需要的合金元素，必将对复合材料的物理、机械性能产生影响。如Ni涂层用于Al基复合材料效果比较明显，它们可以反应形成稳定的金属间化合物(NiAl₃、Ni₂Al₃)等，从而大大提高润湿性，但这些化合物都是脆性相，不利于材料性能的提高。

关于SiC陶瓷材料的表面处理方法，对SiC颗粒进行加热处理是最为简单有效的处理方法，对颗粒进行预氧化处理一方面可以去除各种有机物污染、游离碳和吸附气体，另一方面还可以在颗粒表面形成改善SiC颗粒与金属润湿性的SiO₂膜。如中国专利ZL200510046691.X“三维网络陶瓷-金属摩擦复合材料的真空-气压铸造方法”就是采用预氧化处理在SiC颗粒表面生成SiO₂保护膜。但是SiC颗粒在高温条件下易烧结，消耗表面的SiC生成SiO₂，SiO₂膜层分布不均匀，同时在SiO₂膜层会残留C无法析出，也会对复合材料整体的力学性能和基体合金成分分布产生影响。

发明内容

本发明的目的：提供一种磨料级SiC颗粒高效、简便、低损耗的“超声+气氛保护高温处理”表面纯净化处理方法。

本发明的技术解决方案是：一种磨料级SiC颗粒表面纯净化处理方法，其特征在于，该方法的操作步骤如下：

1、选取原始磨料级SiC颗粒，所选取的SiC颗粒为纯度在94％以上的颗粒，所选取的SiC颗粒的粒度范围为1μm～120μm；

2、超声处理，将所选取的SiC颗粒与有机溶剂配制成质量比为15％～50％的溶液，超声振荡30～90min，超声振荡过程中辅以加热、搅拌；

3、漂洗，将上述溶液静置1～5min，抽去上层悬浮液，得到下层沉淀的SiC颗粒，用去离子水漂洗3～10遍；

4、干燥，把以上处理后的SiC颗粒自然风干或者放入60～100℃的干燥箱中进行干燥脱水，干透为止；

5、气氛保护高温处理，把干燥好的SiC颗粒在气氛保护下进行800～950℃高温处理，保温1～10小时，随炉冷却至室温，得到表面纯净的磨料级SiC颗粒。

上述步骤2所述有机溶剂为丙酮或无水乙醇。

上述步骤2所述加热为低温加热，加热温度为25～50℃。

上述步骤2所述搅拌为慢速搅拌，搅拌速度为10～50r/min。

上述步骤5所气氛保护为氮气、氩气气氛保护。

本发明的优点：与以往SiC颗粒表面纯净化处理技术相比，本发明有如下优点：

第一、工艺步骤简单，流程短，操作简便，实现方便；