[發(fā)明專利]一種以熔融二氧化硅為硅源制備高純莫來(lái)石材料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010547921.5
• 申請(qǐng)日: 2020-06-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111620679B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙飛;朱先忠;李可可;劉新紅;徐恩霞;楊力遠(yuǎn);葛鐵柱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/185
• 分類號(hào): C04B35/185;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/63;C04B35/634
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 郭中民

一種以熔融二氧化硅為硅源制備高純莫來(lái)石材料的方法，其特征在于：所述方法包括以下步驟：a、按質(zhì)量百分比將75~94wt%的二氧化硅質(zhì)原料、4~20wt%的鋁硅質(zhì)原料和0.1~2wt%的燒結(jié)助劑混合后，經(jīng)過(guò)球磨、烘干、成型，在1500~1600℃高溫爐中煅燒0.5?1小時(shí)，將混合原料燒制成熔融態(tài)，冷卻后即得熔融二氧化硅原料；b、將步驟a中制備的熔融二氧化硅原料破碎后和氧化鋁質(zhì)原料按Al₂O₃/SiO₂摩爾比為3：2的組成配料，將混合原料共磨后加入上述原料之和4wt%的結(jié)合劑，并在80~150MPa壓力下成型，經(jīng)1550~1650℃煅燒3~8小時(shí)，冷卻后得到高純莫來(lái)石晶體材料。本發(fā)明以熔融二氧化硅為硅源，合成高純莫來(lái)石材料的燒結(jié)溫度低，助燒結(jié)劑加入量少，并形成柱狀莫來(lái)石和板片狀莫來(lái)石晶體；具有雜質(zhì)含量少、致密度高和高溫力學(xué)性能好的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高溫陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以熔融二氧化硅（SiO₂）為硅源制備高純莫來(lái)石材料的方法。

背景技術(shù)

莫來(lái)石作為一種較為理想的高溫陶瓷材料，具有良好的抗高溫蠕變性，優(yōu)良的抗熱震性能，荷重軟化溫度高，常溫力學(xué)性能好、電絕緣性強(qiáng)等特性，被廣泛應(yīng)用于高溫工程材料、耐火材料、電力和國(guó)防等領(lǐng)域。

采用反應(yīng)燒結(jié)的方法制備高純莫來(lái)石材料是非常困難的，需要較高的燒成溫度和較長(zhǎng)的燒成時(shí)間。如：發(fā)明專利“一種高純莫來(lái)石的加工工藝”（專利公開(kāi)號(hào)CN 101314547A）公布了一種以γ-氧化鋁和高嶺土為原料合成高純莫來(lái)石的方法。雖然該工藝過(guò)程較為簡(jiǎn)單，其成品中的莫來(lái)石相含量達(dá)到95%以上，但是燒成溫度需1700~1850℃，保溫時(shí)間長(zhǎng)達(dá)10~30小時(shí)，能源消耗較大。為降低高純莫來(lái)石材料的合成溫度，一般采用溶膠-凝膠的方法，減少原料的粒度，增加原料的活性，如：Ismail等人（Ismail, et al. Micristrure andmechanical properties of mullite prepared by the sol-gel method [J].J.Am.Ceram.Soc.1987(1):C7）將勃姆石和SiO₂制備成溶膠-凝膠，采用二步煅燒的方法，在1650℃煅燒后得理論密度達(dá)98%的莫來(lái)石材料。張建峰等人公開(kāi)了“一種高純莫來(lái)石陶瓷及復(fù)合材料的制備方法”（專利公開(kāi)號(hào)CN 106064936 B），以Al₂O₃粉和正硅酸乙酯為原料，在放電等離子體燒結(jié)爐中煅燒1400-1500℃得到高純莫來(lái)石材料。采用溶膠-凝膠或放電等離子體燒結(jié)的方法能夠有效降低高純莫來(lái)石材料的燒成溫度，但這些方法制備成本高，生產(chǎn)效率低，很難滿足工業(yè)化的生產(chǎn)要求?？傊?，高純莫來(lái)石的合成溫度高，提高原料反應(yīng)活性的方法較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的正是針對(duì)上述現(xiàn)有的技術(shù)中所存在的不足之處而提供一種工藝簡(jiǎn)單、燒結(jié)溫度低、助燒結(jié)劑加入量少且高溫性能優(yōu)異的高純莫來(lái)石材料的制備方法——以熔融二氧化硅為硅源制備高純莫來(lái)石材料的方法。

本發(fā)明的目的可通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)施：

本發(fā)明的以熔融二氧化硅為硅源制備高純莫來(lái)石材料的方法包括以下步驟：

a、按質(zhì)量百分比將75~94wt%的二氧化硅質(zhì)原料、4~20wt%的鋁硅質(zhì)原料和0.1~2wt%的燒結(jié)助劑混合后，經(jīng)過(guò)球磨、烘干、成型，在1500~1600℃高溫爐中煅燒0.5-1小時(shí)，將混合原料燒制成熔融態(tài)，冷卻后即得熔融二氧化硅原料；

b、將步驟a中制備的熔融二氧化硅原料破碎后和氧化鋁質(zhì)原料按Al₂O₃/SiO₂摩爾比為3：2的組成配料，將混合原料共磨后加入上述原料質(zhì)量之和4wt%的結(jié)合劑，并在80~150MPa壓力下成型，經(jīng)1550~1650℃煅燒3~8小時(shí)，冷卻后得到高純莫來(lái)石材料。