本发明涉及一种用硅藻土制造氮化硅陶瓷产品的制备方法,属于陶瓷材料技术领域。
背景技术:
硅藻土是一种硅质岩矿物,是硅藻死亡后经过1至2万年左右堆积形成的矿物质,主要分布在中国、美国、丹麦、法国等地。由于它主要成份为sio2,并且价格低廉,含气孔率高,近年来普遍为材料、化工、食品、建筑、石油等领域所广泛开发研究利用。
氮化硅陶瓷材料是目前性能最优异的陶瓷材料之一,具有高强度、耐磨损、耐腐蚀、抗氧化和抗热冲击性能,被陶瓷材料界尤其是陶瓷发动机材料界认为是最理想的高温零部件材料,它的应用越来越广泛。
吉林省临江市是我国目前发现储量最大、品位最好的硅藻土矿产地,利用本地廉价优质硅藻土制备市场需求的高精尖氮化硅陶瓷材料产品,即可节省成本又可造福当地百姓经济生活,具有深远意义。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种廉价优质的利用硅藻土制造氮化硅陶瓷材料的制备方法
本发明采取的技术方法步骤如下:
1、硅藻土纯化
在室温下,将硅藻土原土浸入5-10mol/l的盐酸溶液中浸泡5-12小时,过滤去除酸液,然后加入去离子水,并调节ph值为6-7获得中性硅藻土浆,将中性硅藻土浆放入球磨机中球磨10-20小时,过滤得沉淀物,烘干,即得纯化硅藻土;
2、成型压坯
将步骤1制得的纯化硅藻土压制成所需的形状;
3、氮化烧结
将步骤2制得的成型硅藻土坯体放入电炉中通入氮气,以3-5℃/min的升温速度升温至1100℃,保温2-3小时,然后以8-10℃/min升温速度升温至1420℃,保温4-5小时,然后再以5-10℃/min降温速度至室温,即得到氮化硅陶瓷产品。
步骤1获得纯化硅藻土为粉末,粒度为≤10μm。
步骤2的成型压力为15-30mpa,,压制时间为5-10分钟。
步骤1采用5-10%质量百分比浓度的naoh溶液进行ph值调节。
步骤1获得的纯化硅藻土含sio2为≥95%。
步骤3得到的氮化硅陶瓷产品,密度为2.4-2.6g/cm3,抗弯强度为150-350mpa。
所述的硅藻土为天然原土;所述的盐酸(hcl)和氢氧化钠(naoh)均为分析纯试剂。
本发明提出了一种利用天然硅藻土为原料,制备氮化硅陶瓷产品的方法,工艺简单,成本低廉,制得的氮化硅陶瓷性能优良,具有广泛的应用前景。
具体实施方式
结合实例对本发明做详细完整说明:
实施例1
一种用硅藻土制造氮化硅陶瓷材料的制备方法,包括以下步骤:
1、硅藻土精选纯化
挑选杂质较少的硅藻土原土,浸入5mol/l盐酸中,在室温下经8小时酸浸,过滤去除酸液,然后加入去离子水和5%naoh溶液,中和至ph值为6.0,将中性硅藻土浆放入球磨机中球磨18小时,过滤得沉淀物,烘干,即得硅藻土纯化微粉,此时硅藻土纯化粉中含sio2为≥95%,粒度为≤10μm。加入的去离子水主要目的是为了调节ph值,因此根据实际情况适量即可。
2、成型压坯
将步骤1制得的硅藻土纯化粉压制成所需的氮化硅园片φ50×18mm,压制压力为20mpa,压制时间为8分钟。
3、氮化烧结
将步骤2制得的成型硅藻土坯体放入电炉中通入氮气以4℃/min的升温速度升温至1100℃,保温2.5小时,然后以10℃/min升温速度升温至1420℃,保温4小时,然后再以8℃/min降温速度至室温,即得到氮化硅产品。
实施例2
一种用硅藻土制造氮化硅陶瓷材料的制备方法,包括以下步骤:
1、硅藻土精选纯化
挑选杂质较少的硅藻土原土,浸入6mol/l盐酸中,在室温下经10小时酸浸,过滤去除酸液,然后加入去离子水和8%naoh溶液,中和至ph值为7.0,将中性硅藻土浆放入球磨机中球磨15小时,过滤得沉淀物,烘干,即得硅藻土纯化微粉,此时硅藻土纯化粉中含sio2为≥95%,粒度为≤10μm。
2、成型压坯
将步骤1制得的硅藻土纯化粉压制成所需的氮化硅片15×15×18mm,压制压力为25mpa,压制时间为9分钟。
3、氮化烧结
将步骤2制得的成型硅藻土坯体放入电炉中通入氮气以3.5℃/min的升温速度升温至1100℃,保温3小时,然后以9℃/min升温速度升温至1420℃,保温4.5小时,然后再以6℃/min降温速度至室温,即得到氮化硅产品。
实施例3
一种用硅藻土制造氮化硅陶瓷材料的制备方法,包括以下步骤:
1、硅藻土精选纯化
挑选杂质较少的硅藻土原土,浸入10mol/l盐酸中,在室温下经12小时酸浸,过滤去除酸液,然后加入去离子水和10%naoh溶液,中和至ph值为6.5,将中性硅藻土浆放入球磨机中球磨20小时,过滤得沉淀物,烘干,即得硅藻土纯化微粉,此时硅藻土纯化粉中含sio2为≥95%,粒度为≤10μm。
2、成型压坯
将步骤1制得的硅藻土纯化粉压制成所需的氮化硅块20×20×20mm,压制压力为30mpa,压制时间为5分钟。
3、氮化烧结
将步骤2制得的成型硅藻土坯体放入电炉中通入氮气以3℃/min的升温速度升温至1100℃,保温3小时,然后以8℃/min升温速度升温至1420℃,保温5小时,然后再以5℃/min降温速度至室温,即得到氮化硅陶瓷产品。
实施例4
一种用硅藻土制造氮化硅陶瓷材料的制备方法,包括以下步骤:
1、硅藻土精选纯化
挑选杂质较少的硅藻土原土,浸入10mol/l盐酸中,在室温下经5小时酸浸,过滤去除酸液,然后加入去离子水和10%naoh溶液,中和至ph值为7.0,将中性硅藻土浆放入球磨机中球磨10小时,过滤得沉淀物,烘干,即得硅藻土纯化微粉,此时硅藻土纯化粉中含sio2为≥95%,粒度为≤10μm。
2、成型压坯
将步骤1制得的硅藻土纯化粉压制成所需的氮化硅块20×20×20mm,压制压力为15mpa,压制时间为10分钟。
3、氮化烧结
将步骤2制得的成型硅藻土坯体放入电炉中通入氮气以5℃/min的升温速度升温至1100℃,保温2小时,然后以8℃/min升温速度升温至1420℃,保温5小时,然后再以10℃/min降温速度至室温,即得到氮化硅陶瓷产品。
上述几个实施例生产出的氮化硅陶瓷产品,密度为2.4-2.6g/cm3,抗弯强度为150-350mpa。