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      一種用硅藻土制造氮化硅陶瓷產(chǎn)品的制備方法與流程

      文檔序號:11645474閱讀:287來源:國知局

      本發(fā)明涉及一種用硅藻土制造氮化硅陶瓷產(chǎn)品的制備方法,屬于陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域。



      背景技術(shù):

      硅藻土是一種硅質(zhì)巖礦物,是硅藻死亡后經(jīng)過1至2萬年左右堆積形成的礦物質(zhì),主要分布在中國、美國、丹麥、法國等地。由于它主要成份為sio2,并且價格低廉,含氣孔率高,近年來普遍為材料、化工、食品、建筑、石油等領(lǐng)域所廣泛開發(fā)研究利用。

      氮化硅陶瓷材料是目前性能最優(yōu)異的陶瓷材料之一,具有高強度、耐磨損、耐腐蝕、抗氧化和抗熱沖擊性能,被陶瓷材料界尤其是陶瓷發(fā)動機材料界認為是最理想的高溫零部件材料,它的應(yīng)用越來越廣泛。

      吉林省臨江市是我國目前發(fā)現(xiàn)儲量最大、品位最好的硅藻土礦產(chǎn)地,利用本地廉價優(yōu)質(zhì)硅藻土制備市場需求的高精尖氮化硅陶瓷材料產(chǎn)品,即可節(jié)省成本又可造福當(dāng)?shù)匕傩战?jīng)濟生活,具有深遠意義。



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      本發(fā)明的目的在于提供一種廉價優(yōu)質(zhì)的利用硅藻土制造氮化硅陶瓷材料的制備方法

      本發(fā)明采取的技術(shù)方法步驟如下:

      1、硅藻土純化

      在室溫下,將硅藻土原土浸入5-10mol/l的鹽酸溶液中浸泡5-12小時,過濾去除酸液,然后加入去離子水,并調(diào)節(jié)ph值為6-7獲得中性硅藻土漿,將中性硅藻土漿放入球磨機中球磨10-20小時,過濾得沉淀物,烘干,即得純化硅藻土;

      2、成型壓坯

      將步驟1制得的純化硅藻土壓制成所需的形狀;

      3、氮化燒結(jié)

      將步驟2制得的成型硅藻土坯體放入電爐中通入氮氣,以3-5℃/min的升溫速度升溫至1100℃,保溫2-3小時,然后以8-10℃/min升溫速度升溫至1420℃,保溫4-5小時,然后再以5-10℃/min降溫速度至室溫,即得到氮化硅陶瓷產(chǎn)品。

      步驟1獲得純化硅藻土為粉末,粒度為≤10μm。

      步驟2的成型壓力為15-30mpa,,壓制時間為5-10分鐘。

      步驟1采用5-10%質(zhì)量百分比濃度的naoh溶液進行ph值調(diào)節(jié)。

      步驟1獲得的純化硅藻土含sio2為≥95%。

      步驟3得到的氮化硅陶瓷產(chǎn)品,密度為2.4-2.6g/cm3,抗彎強度為150-350mpa。

      所述的硅藻土為天然原土;所述的鹽酸(hcl)和氫氧化鈉(naoh)均為分析純試劑。

      本發(fā)明提出了一種利用天然硅藻土為原料,制備氮化硅陶瓷產(chǎn)品的方法,工藝簡單,成本低廉,制得的氮化硅陶瓷性能優(yōu)良,具有廣泛的應(yīng)用前景。

      具體實施方式

      結(jié)合實例對本發(fā)明做詳細完整說明:

      實施例1

      一種用硅藻土制造氮化硅陶瓷材料的制備方法,包括以下步驟:

      1、硅藻土精選純化

      挑選雜質(zhì)較少的硅藻土原土,浸入5mol/l鹽酸中,在室溫下經(jīng)8小時酸浸,過濾去除酸液,然后加入去離子水和5%naoh溶液,中和至ph值為6.0,將中性硅藻土漿放入球磨機中球磨18小時,過濾得沉淀物,烘干,即得硅藻土純化微粉,此時硅藻土純化粉中含sio2為≥95%,粒度為≤10μm。加入的去離子水主要目的是為了調(diào)節(jié)ph值,因此根據(jù)實際情況適量即可。

      2、成型壓坯

      將步驟1制得的硅藻土純化粉壓制成所需的氮化硅園片φ50×18mm,壓制壓力為20mpa,壓制時間為8分鐘。

      3、氮化燒結(jié)

      將步驟2制得的成型硅藻土坯體放入電爐中通入氮氣以4℃/min的升溫速度升溫至1100℃,保溫2.5小時,然后以10℃/min升溫速度升溫至1420℃,保溫4小時,然后再以8℃/min降溫速度至室溫,即得到氮化硅產(chǎn)品。

      實施例2

      一種用硅藻土制造氮化硅陶瓷材料的制備方法,包括以下步驟:

      1、硅藻土精選純化

      挑選雜質(zhì)較少的硅藻土原土,浸入6mol/l鹽酸中,在室溫下經(jīng)10小時酸浸,過濾去除酸液,然后加入去離子水和8%naoh溶液,中和至ph值為7.0,將中性硅藻土漿放入球磨機中球磨15小時,過濾得沉淀物,烘干,即得硅藻土純化微粉,此時硅藻土純化粉中含sio2為≥95%,粒度為≤10μm。

      2、成型壓坯

      將步驟1制得的硅藻土純化粉壓制成所需的氮化硅片15×15×18mm,壓制壓力為25mpa,壓制時間為9分鐘。

      3、氮化燒結(jié)

      將步驟2制得的成型硅藻土坯體放入電爐中通入氮氣以3.5℃/min的升溫速度升溫至1100℃,保溫3小時,然后以9℃/min升溫速度升溫至1420℃,保溫4.5小時,然后再以6℃/min降溫速度至室溫,即得到氮化硅產(chǎn)品。

      實施例3

      一種用硅藻土制造氮化硅陶瓷材料的制備方法,包括以下步驟:

      1、硅藻土精選純化

      挑選雜質(zhì)較少的硅藻土原土,浸入10mol/l鹽酸中,在室溫下經(jīng)12小時酸浸,過濾去除酸液,然后加入去離子水和10%naoh溶液,中和至ph值為6.5,將中性硅藻土漿放入球磨機中球磨20小時,過濾得沉淀物,烘干,即得硅藻土純化微粉,此時硅藻土純化粉中含sio2為≥95%,粒度為≤10μm。

      2、成型壓坯

      將步驟1制得的硅藻土純化粉壓制成所需的氮化硅塊20×20×20mm,壓制壓力為30mpa,壓制時間為5分鐘。

      3、氮化燒結(jié)

      將步驟2制得的成型硅藻土坯體放入電爐中通入氮氣以3℃/min的升溫速度升溫至1100℃,保溫3小時,然后以8℃/min升溫速度升溫至1420℃,保溫5小時,然后再以5℃/min降溫速度至室溫,即得到氮化硅陶瓷產(chǎn)品。

      實施例4

      一種用硅藻土制造氮化硅陶瓷材料的制備方法,包括以下步驟:

      1、硅藻土精選純化

      挑選雜質(zhì)較少的硅藻土原土,浸入10mol/l鹽酸中,在室溫下經(jīng)5小時酸浸,過濾去除酸液,然后加入去離子水和10%naoh溶液,中和至ph值為7.0,將中性硅藻土漿放入球磨機中球磨10小時,過濾得沉淀物,烘干,即得硅藻土純化微粉,此時硅藻土純化粉中含sio2為≥95%,粒度為≤10μm。

      2、成型壓坯

      將步驟1制得的硅藻土純化粉壓制成所需的氮化硅塊20×20×20mm,壓制壓力為15mpa,壓制時間為10分鐘。

      3、氮化燒結(jié)

      將步驟2制得的成型硅藻土坯體放入電爐中通入氮氣以5℃/min的升溫速度升溫至1100℃,保溫2小時,然后以8℃/min升溫速度升溫至1420℃,保溫5小時,然后再以10℃/min降溫速度至室溫,即得到氮化硅陶瓷產(chǎn)品。

      上述幾個實施例生產(chǎn)出的氮化硅陶瓷產(chǎn)品,密度為2.4-2.6g/cm3,抗彎強度為150-350mpa。



      技術(shù)特征:

      技術(shù)總結(jié)
      本發(fā)明公開了一種用硅藻土制造氮化硅陶瓷產(chǎn)品的制備方法,它包括如下步驟:(1)硅藻土純化;(2)成型壓坯;(3)氮化燒結(jié)。本發(fā)明提出了一種利用天然硅藻土為原料,制備氮化硅陶瓷產(chǎn)品的方法,工藝簡單,成本低廉,制得的氮化硅陶瓷性能優(yōu)良,具有廣泛的應(yīng)用前景。

      技術(shù)研發(fā)人員:華澤慶;華家瑋;張鵬發(fā)
      受保護的技術(shù)使用者:華澤慶
      技術(shù)研發(fā)日:2017.04.21
      技術(shù)公布日:2017.07.28
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