[發(fā)明專利]表面刻蝕的微米氧化鋁微晶須陶瓷基復(fù)合材料、制備方法及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710268059.2
• 申請(qǐng)日: 2017-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107117985A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 查爾斯·羅伯特·克萊恩;成民主;李守棟;張健;馬寧;孫兆杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東硅元克萊恩新材料有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C04B35/81
• 分類號(hào): C04B35/81;C04B35/10;C04B35/626;C04B35/63
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司37212
• 代理人: 馬俊榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料領(lǐng)域，具體涉及一種表面刻蝕的微米氧化鋁微晶須陶瓷基復(fù)合材料、制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

微米碳化硅(SiC)，又稱金剛砂，由碳和硅化合形成分子式SiC。碳化硅微晶須為立方微晶須，和金剛石同屬于一種晶型，是目前已經(jīng)合成出的晶須中硬度最高，模量最大，抗拉伸強(qiáng)度最大，耐熱溫度最高的晶須產(chǎn)品，分為α型和β型兩種形式，其中β型性能優(yōu)于α型并具有更高的硬度(莫氏硬度達(dá)9.5以上)，更好的韌性和導(dǎo)電性能，抗磨、耐高溫，特別耐地震、耐腐蝕、耐輻射，已經(jīng)在飛機(jī)、導(dǎo)彈的外殼上以及發(fā)動(dòng)機(jī)、高溫渦輪轉(zhuǎn)子、特種部件上得到應(yīng)用。同樣，氧化鋁微晶須作為一種陶瓷晶須，具有高強(qiáng)度及優(yōu)越的力學(xué)性能，而且不存在高溫氧化問(wèn)題。微米碳化硅能夠通過(guò)多種形式得到，包括但不局限于填充陶瓷材料，糧食和纖維。大塊的或顆粒狀的微米碳化硅有很多用途，包括用作研磨或切割用具、建筑陶瓷、用于電子電路元件和加熱元件。微米碳化硅也能夠以微晶須形式存在。通常在微米碳化硅的生產(chǎn)工業(yè)中微晶須被定義為擁有高比例的長(zhǎng)度直徑比的微米碳化硅顆粒。不同尺寸和不同工藝制作得到的微米碳化硅微晶須通常用于加強(qiáng)和鞏固其他材料。

早期的微米碳化硅微晶須是由稻谷殼在SiO₂氣氛中高壓生產(chǎn)得到。后來(lái)，微米碳化硅微晶須是通過(guò)使用石油化工過(guò)程生產(chǎn)得到，而現(xiàn)在的微米碳化硅微晶須，能夠在高溫下直接氟化得到。但是卻造成了下面的問(wèn)題：(i)需要非常高的溫度前驅(qū)體才能反應(yīng)生成預(yù)期的微米碳化硅，(ⅱ)會(huì)產(chǎn)生的一些處理繁瑣且費(fèi)用昂貴的石化衍生物(例如苯并惡嗪，甲苯)，(iii)需要昂貴的前驅(qū)體(如碳化硼)。例如，現(xiàn)有的典型傳統(tǒng)工藝的已知反應(yīng)方法是在溫度高達(dá)2200℃下執(zhí)行，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)1000℃。這就會(huì)造成需要具高溫鍋爐及重要生產(chǎn)條件控制的困難。例如，進(jìn)料速度，加溫區(qū)的溫度控制，氣態(tài)物質(zhì)排放，熱能排放，及電能質(zhì)量監(jiān)控等。

因此，目前對(duì)于微米碳化硅微晶須的研究，都是為了克服一個(gè)或多個(gè)上面討論的問(wèn)題。但是，現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)仍然存在下面的問(wèn)題，如：(一)會(huì)產(chǎn)生不符合規(guī)格的材料(“廢料”)，造成生產(chǎn)效率低下；(二)增加生產(chǎn)時(shí)間；(三)增加生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決上述問(wèn)題，提供一種表面刻蝕的微米氧化鋁微晶須陶瓷基復(fù)合材料，能夠快速生產(chǎn)，顯著降低了生產(chǎn)時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。另外，成分比例恰當(dāng)，沒(méi)有原料的浪費(fèi)，降低生產(chǎn)成本，機(jī)械強(qiáng)度更高，具有較好的熱傳導(dǎo)特性。本發(fā)明的制備方法中，并且由該生產(chǎn)技術(shù)得到的產(chǎn)品比用其它方法制得的更均勻。本發(fā)明的產(chǎn)品性能更好，應(yīng)用更為廣泛。

本發(fā)明所述的一種表面刻蝕的微米氧化鋁微晶須陶瓷基復(fù)合材料，以重量份數(shù)計(jì)，原料組成如下：

微米氧化鋁正交微晶須51-99.99份；

微米碳化硅斜方微晶須0.01-49.99份；

微米碳化硅/氧化鋁表面刻蝕復(fù)合材料0.01-49.99份；

所述微米碳化硅斜方微晶須、微米氧化鋁正交微晶須、微米碳化硅/氧化鋁復(fù)合材料表面均經(jīng)過(guò)刻蝕處理；

高嶺土0.01-0.015份，高嶺土表面經(jīng)過(guò)Na₂SiF₆處理；

氟化材料占高嶺土質(zhì)量的2-4％。

Na₂SiF₆占高嶺土總質(zhì)量的0.05-3％。

Na₂SiF₆(氟硅酸鈉)是一種低成本且常用于氟化城市供水的白色結(jié)晶粉末。制備過(guò)程中，用氟硅酸鈉處理過(guò)的高嶺土用作摻合劑直接氟化微米碳化硅。

本發(fā)明表面刻蝕的微米氧化鋁微晶須陶瓷基復(fù)合材料的原料組成，以重量份數(shù)計(jì)，優(yōu)選如下：

微米氧化鋁正交微晶須70-99.99份，微米碳化硅斜方微晶須0.01-30份，高嶺土0.01-0.015份。

本發(fā)明表面刻蝕的微米氧化鋁微晶須陶瓷基復(fù)合材料的原料組成，以重量份數(shù)計(jì)，更優(yōu)選如下：

微米氧化鋁正交微晶須97.5-99.45份，微米碳化硅斜方微晶須0.01-0.05份，微米碳化硅/氧化鋁表面刻蝕復(fù)合材料0.01-0.05份；高嶺土0.01-0.015份。

所述微米碳化硅微晶須陶瓷基復(fù)合材料中，所述微米碳化硅斜方微晶須與微米氧化鋁正交微晶須處于物理上的分離狀態(tài)。

所述氧化鋁正交微晶須的長(zhǎng)度為：1-20μm；微米碳化硅斜方微晶須的長(zhǎng)度為1-20μm；所述微米碳化硅/氧化鋁表面刻蝕復(fù)合材料微晶須的長(zhǎng)度為1-20μm。

表面刻蝕的微米氧化鋁微晶須陶瓷基復(fù)合材料的原料優(yōu)選如下：