[發(fā)明專(zhuān)利]一種納米結(jié)合SiC磨料的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111154308.8
• 申請(qǐng)日: 2021-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113789151A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉世凱;宋志健;陳穎鑫;王嘉琳;倪瑞峰;趙騰飛;張樂(lè);朱業(yè)暉;孫亞光
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 河南工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C09K3/14
• 分類(lèi)號(hào): C09K3/14
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種納米結(jié)合SiC磨料的制備方法，屬于磨料制備及納米復(fù)合材料領(lǐng)域，具體過(guò)程為：將碳化硅微粉在超聲攪拌的條件下加入無(wú)水乙醇的水溶液，持續(xù)攪拌1~2h至充分分散；將正硅酸乙酯在超聲攪拌的條件下加入到上述SiC的乙醇混合溶液中，持續(xù)攪拌，加入冰醋酸調(diào)節(jié)PH值至1~3，充分反應(yīng)2~6h后，在80~120℃下干燥4~8h，得到納米包覆的碳化硅顆粒；在機(jī)械攪拌的條件下向上述碳化硅顆粒中加入水玻璃，持續(xù)攪拌1~3min至混合均勻；將混合料進(jìn)行造粒，在90~100℃干燥1~2h；將碳化硅顆粒料放入高溫爐中，最后在900~1100℃下進(jìn)行熱處理1~3h，得到粒度再造的納米結(jié)合碳化硅磨料。本發(fā)明提供的方法，解決了碳化硅粉體生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的超細(xì)尾料再利用的問(wèn)題，相對(duì)于重結(jié)晶二次生長(zhǎng)等方法具有能耗低，工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)品性能優(yōu)良等突出優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于磨料制備及納米復(fù)合材料領(lǐng)域，特別是涉及一種納米結(jié)合SiC磨料的制備方法。

背景技術(shù)

碳化硅是由碳原子和硅原子以共價(jià)鍵為主相結(jié)合而構(gòu)成的化合物。碳化硅的結(jié)晶結(jié)構(gòu)屬于具有較好穩(wěn)定性的典型共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，在自然界中幾乎不存在純凈的碳化硅化合物。碳化硅是典型的共價(jià)鍵化合物，晶體結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定性較好。因?yàn)槠洫?dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，碳化硅擁有化學(xué)性能穩(wěn)定、高導(dǎo)熱系數(shù)、較小熱膨脹系數(shù)、高硬度、耐磨損等優(yōu)點(diǎn)。

碳化硅具有優(yōu)良的力學(xué)性能、抗氧化性、熱導(dǎo)率大等特點(diǎn)，在陶瓷、磨料、半導(dǎo)體等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。磨料的粒度對(duì)于其應(yīng)用有著重要的影響，10μm以上的碳化硅顆粒在磨料中應(yīng)用最為廣泛。但是在碳化硅的制備過(guò)程中，往往會(huì)產(chǎn)生15%左右的超細(xì)尾料，這些碳化硅微粉因粒度過(guò)細(xì)不能得到有效利用，導(dǎo)致了大量的材料浪費(fèi)與經(jīng)濟(jì)損失，并造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明利用硅溶膠、水玻璃等對(duì)SiC微粉進(jìn)行粒度再造，提供了一種納米結(jié)合SiC磨料的制備方法。

具體的，本發(fā)明提供了一種納米結(jié)合SiC磨料的制備方法，實(shí)施步驟如下：

S1：稱(chēng)取一定量的碳化硅微粉，在超聲攪拌的條件下將S2中的碳化硅微粉加入到乙醇的水溶液中，持續(xù)攪拌1~2h至充分分散，無(wú)水乙醇的水溶液中無(wú)水乙醇與水的體積比在1~3：1，取用無(wú)水乙醇的體積與碳化硅微粉的質(zhì)量比為0.2~1ml：1g；

S2：制備納米包覆的碳化硅顆粒；

S21：將正硅酸乙酯在超聲攪拌的條件下加入到S21的SiC溶液中，正硅酸乙酯中所含的SiO₂量與S2中碳化硅的質(zhì)量比在1%~10%的范圍內(nèi)，持續(xù)攪拌，加入冰醋酸調(diào)節(jié)PH值至1~3，充分反應(yīng)2~6h后，在80~120℃下干燥4~8h，得到納米包覆的碳化硅顆粒；

S3：將水玻璃溶液在機(jī)械攪拌的條件下加入到S31納米包覆的碳化硅顆粒中，水玻璃中所含的SiO₂量與S2中的碳化硅的質(zhì)量比在3%~5%的范圍內(nèi)，持續(xù)攪拌1~3min至均勻混合；

S4：將S4中混合均勻后的混合料立刻倒入制粒機(jī)中進(jìn)行制粒，得到大小均勻的納米包覆碳化硅顆粒；

S5：將S5中制備的碳化硅顆粒在90~100℃干燥1~2h，將干燥后的碳化硅顆粒放入高溫爐中進(jìn)行燒結(jié)，在900~1100℃下進(jìn)行熱處理1~3h，得到粒度再造的納米結(jié)合碳化硅磨料。

優(yōu)選地，S1中所述的碳化硅粒度為0.5~5μm。

優(yōu)選地，S21所用正硅酸乙酯中所含的SiO₂量與S2中碳化硅的質(zhì)量比為1%~10%。

優(yōu)選地，S3中所述的水玻璃模數(shù)為1.5~3.5，其用量是水玻璃中所含的SiO₂量與S1中的碳化硅的質(zhì)量比為3%~5%。

優(yōu)選地，S4中制得的納米包覆碳化硅顆粒的粒徑為20~200μm。

上述方法制備得到的粒度再造的納米結(jié)合碳化硅磨料，形狀保持性和自銳性良好。