[發明專利]一種利用藍寶石研磨廢棄料制備碳化硼復相陶瓷的方法

在審

• 申請號: 201810150135.4
• 申請日: 2018-02-13
• 公開（公告）號: CN108276003A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 陳健;徐常明
• 申請（專利權）人: 蘇州納樸材料科技有限公司
• 主分類號: C04B35/563
• 分類號: C04B35/563;C04B35/622;C04B35/626
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本發明涉及一種利用藍寶石研磨廢棄料制備碳化硼復相陶瓷的方法，屬于碳化硼陶瓷技術領域。本發明設計了的利用藍寶石研磨廢棄料制備碳化硼復相陶瓷的方法，該方法利用藍寶石研磨拋光過程產生的廢棄料為原料，結合常壓燒結方法制備B4C復相陶瓷，本方法成本較低、綠色環保，并且可以規模化生產。將研磨拋光藍寶石廢棄料作為陶瓷產品原料，不僅可以降低生產成本，而且可以降低環境污染，具有顯著的社會經濟效益。此外，該利用藍寶石研磨廢棄料制備碳化硼復相陶瓷的方法工藝簡單，成本較低，可實現工業化大規模生產，適合推廣使用。

技術領域

本發明涉及一種利用藍寶石研磨廢棄料制備碳化硼復相陶瓷的方法，屬于碳化硼陶瓷領域。

背景技術

B₄C是僅次于金剛石和立方氮化硼的高硬材料，具有低密度、高模量和優良的高溫性能，致密B₄C陶瓷則主要應用其優秀機械性能用作機械部件和防護裝甲。另外由于B元素具有非常高的中子吸收截面，B₄C可以作為核反應堆減速元件或核反應器的防輻射部件。B₄C是共價鍵很強的化合物，共價鍵接近94%，而且B₄C的塑性差，晶界移動阻力很大，固態時表面張力很小，這些固有的特性決定了B₄C是一種極難燒結的陶瓷材料，通常條件下燒結溫度較高，因此制備成本居高不下，也較嚴重地影響了B₄C陶瓷低成本規模化制備和工程化應用。為了降低B₄C陶瓷的燒結溫度，并且不影響其燒結致密度和性能，通常采用熱壓燒結法和液相燒結法。熱壓燒結法是指在燒結過程中加載一定的壓力，促進B₄C燒結致密化。但是熱壓燒結法產量低，成本高，難以獲得復雜形狀的產品同時無法規模化生產。液相燒結法是指在B₄C中添加適量Y₂O₃、Al₂O₃、La₂O₃ 等低熔點稀土混合物，形成低共晶點，在燒結過程中，利用低熔點物質產生部分液相來促進燒結。液相燒結法一般在常壓條件下，可以制備復雜形狀的陶瓷產品并且可以大規模化生產。

在藍寶石（主要成分Al₂O₃）的研磨拋光中，需要采用大量的研磨介質粉體，其主要成分為B₄C。在藍寶石研磨拋光后，這類粉體勢必會引入大量Al₂O₃雜質，因此成為研磨廢棄料，但是這些廢棄料可以作為陶瓷原料使用，并且Al₂O₃可以作為B₄C陶瓷燒結助劑之一，不需要額外加入此類燒結助劑。將研磨拋光廢棄料作為陶瓷產品原料，不僅可以降低生產成本，而且可以降低環境污染成本，可產生顯著的社會經濟效益。

發明內容

本發明利用藍寶石研磨拋光過程產生的廢棄料為原料，結合常壓燒結方法制備B₄C復相陶瓷，本方法成本較低、綠色環保，并且可以規模化生產。本發明所采用的技術方案是：一種利用藍寶石研磨廢棄料制備碳化硼復相陶瓷的方法，其中藍寶石研磨廢棄料成分中包括碳化硼，藍寶石研磨廢棄料成分中還包括氧化鋁、碳化硅和石墨中的一種或多種，利用藍寶石研磨廢棄料制備碳化硼復相陶瓷的方法包括以下步驟：

（1）原料清洗，將藍寶石研磨廢棄料粉體用稀鹽酸溶液浸泡10小時以上除去含鐵雜質；接著用清水沖洗5分鐘以上，過濾并晾干或者在105℃的烘箱中烘干1小時得到原料粉體備用；

（2）原料稱量，用步驟（1）制備的原料粉體和酚醛樹脂按重量比100:5～30的比例稱量好；

（3）配制漿料，以水或酒精為溶劑，將步驟2中稱量好的原料粉體和酚醛樹脂的混合物配成固含量為40～60wt%（重量百分比）的漿料，以B₄C球作為研磨球，將漿料混合均勻；