[發(fā)明專利]一種利用微晶白云母制備α-Al2O3/β-SiAlON復(fù)相粉料的方法

無效

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• 申請日: 2010-04-14
• 公開（公告）號: CN101844915A
• 公開（公告）日: 2010-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳善華;易秋菊;陳宣任
• 申請（專利權(quán)）人: 成都理工大學(xué)
• 主分類號: C04B35/10
• 分類號: C04B35/10;C04B35/599;C04B35/622
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一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種利用微晶白云母為主要原料制備α-Al₂O₃/β-SiAlON復(fù)相粉料的方法，制備產(chǎn)品具有較高的純度。

二、背景技術(shù)

當(dāng)今世界上鋼鐵工業(yè)發(fā)達(dá)的國家，其高爐的生產(chǎn)發(fā)展相當(dāng)迅速。高爐大型化和高冶煉強(qiáng)度勢必造成高爐耐火材料的使用環(huán)境更加惡劣，給高爐長壽帶來損害，尤其是受到爐渣、鐵水以及堿沖刷侵蝕的爐缸部位的耐火材料，現(xiàn)階段使用的剛玉-莫來石磚已經(jīng)難以滿足高爐長壽的需要。

SiAlON材料以其優(yōu)越的力學(xué)、熱學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，被認(rèn)為是最重要的高溫結(jié)構(gòu)陶瓷之一。然而，采用高純Al₂O₃和Si₃N₄等原料制備SiAlON的工藝較為復(fù)雜、成本較高，限制了它在耐火材料領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用；剛玉(α-Al₂O₃)是冶金領(lǐng)域中常用的耐火材料，但純剛玉的燒結(jié)溫度高且燒結(jié)體熱膨脹系數(shù)較大，抗熱震性差。β-SiAlON結(jié)合α-Al₂O₃復(fù)合材料是20世紀(jì)80年代初由法國研制成功的新一代耐火材料，它既有SiAlON的高強(qiáng)度和熱震穩(wěn)定性，又兼有Al₂O₃的強(qiáng)抗堿金屬侵蝕性和抗氧化能力，用作高爐的復(fù)合式爐襯能在提高鐵水溫度的同時(shí)使碳磚環(huán)裂脆性層遷移或消失，有效延長高爐的使用壽命。之后，國內(nèi)外不少研究者對α-Al₂O₃/β-SiAlON復(fù)合材料的制備技術(shù)作了研究，但基本上都采用Al₂O₃細(xì)粉為原料合成β-SiAlON基質(zhì)相。川西微晶白云母是我國川西地區(qū)發(fā)現(xiàn)的一種易開采、易加工且成本相對低廉的新型非金屬礦產(chǎn)資源。盡管微晶白云母的主要成分為SiO₂和Al₂O₃，可以作為合成Sialon材料的原料，但國內(nèi)外尚未見到利用微晶白云母制備α-Al₂O₃/β-SiAlON復(fù)合材料的報(bào)道。如果以我國豐富的川西微晶白云母為原料，通過鋁熱還原氮化法制備α-Al₂O₃/β-SiAlON復(fù)相粉料，既可以省去所需高純Al₂O₃和Si₃N₄等原料的制備過程，降低制備α-Al₂O₃/β-SiAlON復(fù)合材料的生產(chǎn)成本，又可以充分利用我國川西地區(qū)的微晶白云母礦產(chǎn)資源。因此，本發(fā)明以微晶白云母為原料，采用鋁熱還原氮化法合成了純度較高的α-Al₂O₃/β-SiAlON復(fù)相粉料。

三、發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種利用微晶白云母制備α-Al₂O₃/β-SiAlON復(fù)相粉料的方法，即利用儲量豐富、價(jià)格低廉的微晶白云母為主要原料，以鋁粉為還原劑，采用鋁熱還原氮化法制備α-Al₂O₃/β-SiAlON復(fù)相粉料。

本發(fā)明以主要成分為SiO₂：50％-60％，Al₂O₃：25％-35％的微晶白云母為主要原料，分析純鋁粉為還原劑，通過鋁熱還原氮化法一步制備α-Al₂O₃/β-SiAlON復(fù)相粉料，其具體制備方法如下：

(1)破碎：對原始的微晶白云母礦物進(jìn)行破碎，用振動磨將微晶白云母磨細(xì)；

(2)過篩：用200目(粒度≤0.074mm)的標(biāo)準(zhǔn)篩對上述磨細(xì)后的微晶白云母粉進(jìn)行篩分；

(3)配料：按照(65-75)∶(25-35)的質(zhì)量百分比，將磨細(xì)的微晶白云母(粒度≤0.074mm)與鋁粉(分析純)進(jìn)行混料；

(4)濕混：將配制好的混合料以無水乙醇為介質(zhì)混合成料漿，濕混時(shí)間為24h；

(5)干燥：濕混后的料漿于60℃下烘干12-24h；

(6)模壓成型：將烘干的混合料倒入模具中干壓成型，成型壓力為15MPa；