[發明專利]一種用藍寶石精研磨廢料漿制備碳化硼超微粉的方法

有效

• 申請號: 201610046019.9
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105693250B
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 李欣;高帥波;王帥;王建飛;邢鵬飛;曹寶勝;都興紅
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C04B35/563
• 分類號: C04B35/563;C04B35/66;C04B35/626
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

一種用藍寶石精研磨廢料漿制備碳化硼超微粉的方法，屬于超硬材料加工技術領域。該方法主要是通過固液分離、破碎、提純、水選和干燥工序即可將藍寶石精研磨廢料漿中碳化硼進行回收，并用于制備碳化硼超細耐火材料、碳化硼無壓燒結材料及碳化硼熱壓燒結材料。本發明方法實現了精研磨廢料漿中碳化硼的綜合回收，減少環境污染，大幅度降低了藍寶石的加工成本；并且提供了一種以廢料漿為原料制備碳化硼超微粉的方法，變廢為寶，實現了資源的二次利用，此外，由于廢料漿中碳化硼的粒度較細，可避免常規超微粉加工過程中的冗長的多級破碎工序，明顯降低了超微粉的加工難度。本發明方法具有流程短、能耗低、污染小、簡單易行、實用性強等優點。

技術領域

本發明屬于超硬材料加工技術領域，特別涉及一種用藍寶石精研磨廢料漿制備碳化硼超微粉的方法。

背景技術

藍寶石是一種氧化鋁(α-Al₂O₃)單晶具有高硬度(莫氏硬度9.0)、高熔沸點、穩定的化學性能、良好的電絕緣性、優異的光學性能及機械性能等優異特性，被廣泛應用于紅外軍事裝置、衛星空間技術及高強度激光的窗口材料等。近年來，藍寶石作為半導體GaN/Al₂O₃發光二極管(LED)最為理想的襯底材料，被廣泛應用于半導體LED照明；此外，藍寶石憑借其一流的強度、耐磨耐摔和抗劃傷性等特性，又開始逐步應用于高端的手機領域，近年來LED照明的普及以及藍寶石在手機等領域的應用，都促使藍寶石的需求量大增。

但藍寶石不論是應用于LED照明還是應用于手機領域等，首先都要經過開方、切割、研磨、拋光及清洗等工序后方可加工成所需的藍寶石晶片。而研磨工序是藍寶石加工中最關鍵的環節之一，它直接關系到藍寶石晶片的平整度、光潔度及彎曲度等。藍寶石的研磨過程主要是以碳化硼為磨料，并加入水和分散劑形成料漿后，通過碳化硼磨料顆粒的機械磨蝕作用而達到研磨效果。研磨工序包括粗研磨和精研磨兩個部分，其中粗研磨工序主要是采用粒度型號為日本標準的JISR240(40～103μm，D50＝57±3μm)、JISR280(33～87μm，D50＝48±3μm)和J IRS320(27～74μm，D50＝40+2.5μm)等的碳化硼粉，而精研磨所用的碳化硼粉的粒度主要是以中國標準的W5(基本粒為3.5～5μm)、W7(基本粒為5～7μm)、W10(基本粒為7～10μm)和W14(基本粒為10～14μm)等的碳化硼微粉。在研磨過程中碳化硼顆粒逐漸變細，粒度逐漸下降，同時雜質大幅度增加，最終導致碳化硼磨料成為了廢料漿而無法繼續使用，這不僅增加了藍寶石加工成本且對環境保護造成了極大的壓力。如能發明一種方法對精廢料漿中的碳化硼進行回收并用于制備碳化硼超微粉，不僅可大幅度降低加工成本，也可極大地促進資源的再利用以及環境保護。

碳化硼具有硬度高(莫氏硬度9.36)、耐磨性好、密度低(2.52g/cm³)及熔點高(2450℃)等優異特性，被廣泛應用于機械研磨、耐火材料、工程陶瓷、核工業和軍事等領域。碳化硼超微粉具有比表面積大、化學活性高、反應能力強、熔點和燒結溫度低等優異特性，上述優異特性使其廣泛應用于精細陶瓷、粉末冶金、電子技術以及復合材料等領域。例如用碳化硼超微粉制備工程陶瓷時，可在較低溫度下、較短時間內進行燒結，獲得更致密細致結構的燒結體。

發明內容

針對現有藍寶石精研磨廢料漿中碳化硼回收利用方法的不足，本發明提出了一種全新的、高效的從藍寶石精研磨廢料漿中回收碳化硼超微粉并重復利用的的方法，是一種回收碳化硼并用于制備碳化硼超微粉的方法。

本發明的技術方案是：先將精研磨廢料漿進行固液分離得到固體物料，再將固體物料進行破碎、提純、水選及干燥，最后可制得碳化硼超細耐火材料(D50＝0.2～0.4μm)、碳化硼無壓燒結材料(D50＝0.4～0.8μm)及碳化硼熱壓燒結材料(D50＝1.3～1.7μm)。

本發明的用藍寶石精研磨廢料漿制備碳化硼超微粉的方法，包括以下步驟：

步驟1，固液分離：