一种磨料级SiC颗粒表面纯净化处理方法技术

一种磨料级SiC颗粒表面纯净化处理方法，属于无机非金属材料及复合材料领域。其特征在于包括以下步骤：选取原始磨料级SiC颗粒；超声处理；漂洗；干燥；气氛保护高温处理。本发明专利技术设计新颖合理、工艺步骤简单、流程短、操作简便、实用价值高且成本低廉，SiC颗粒损失率低，能够实现磨料级SiC颗粒非常好的表面纯净化处理效果。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，属于无机非金属材料及复合材料领域。其特征在于包括以下步骤：选取原始磨料级SiC颗粒；超声处理；漂洗；干燥；气氛保护高温处理。本专利技术设计新颖合理、工艺步骤简单、流程短、操作简便、实用价值高且成本低廉，SiC颗粒损失率低，能够实现磨料级SiC颗粒非常好的表面纯净化处理效果。【专利说明】
本专利技术属于无机非金属材料及复合材料领域，涉及一种磨料级SiC颗粒的“超声+气氛保护高温处理”表面纯净化处理方法。
技术介绍
SiC具有硬度高、耐磨损、抗氧化、导热性能好、耐腐蚀、强度高等一系列优异性能，在陶瓷材料、金属基复合材料、半导体材料及耐磨材料等方面有着广泛的应用。传统SiC颗粒主要是通过将石英砂和焦炭在高温下混合发生电热化学反应，然后经过多次机械粉碎和化学提纯得到的，制得的SiC颗粒质量较差，常常含有SiO2、游离碳、有机物以及Fe、Ca、Al、Mn、Zn等杂质。当SiC颗粒作为增强体,与Al、Mg、Cu等金属复合制备SiC颗粒增强金属基复合材料(尤其是碳化硅颗粒增强铝基复合材料)的过程中，这些杂质必然会对复合材料产生污染，甚至会与金属基体发生界面反应，影响增强体与基体的浸溃性和与界面的结合强度，并对复合材料的热性能、力学性能产生影响。因此，有必要在制备复合材料之前对SiC颗粒进行表面纯净化处理。关于SiC颗粒的处理方法，目前应用和研究的主要是采用电镀、化学镀、溶胶-凝胶、气相沉积技术(包括物理气相沉积和化学气相沉积)等技术在颗粒表面涂覆N1、Cu、Ag等金属膜层。如中国专利ZL200510029905.2 “SiC陶瓷颗粒表面化学镀铜方法”就是利用化学镀的方法在颗粒表面镀覆一层铜膜，得到镀层包覆均匀的SiC陶瓷颗粒。涂层的引入既改变了界面的原始结合状态，防止SiC颗粒与基体之间发生有害化学反应，又改善了 SiC颗粒与基体的浸润性，提高界面结合强度，但是金属涂层也在体系中引入了不需要的合金元素，必将对复合材 料的物理、机械性能产生影响。如Ni涂层用于Al基复合材料效果比较明显，它们可以反应形成稳定的金属间化合物(NiAl3、Ni2Al3)等，从而大大提高润湿性，但这些化合物都是脆性相，不利于材料性能的提高。关于SiC陶瓷材料的表面处理方法，对SiC颗粒进行加热处理是最为简单有效的处理方法，对颗粒进行预氧化处理一方面可以去除各种有机物污染、游离碳和吸附气体，另一方面还可以在颗粒表面形成改善SiC颗粒与金属润湿性的SiO2膜。如中国专利ZL200510046691.X “三维网络陶瓷-金属摩擦复合材料的真空_气压铸造方法”就是采用预氧化处理在SiC颗粒表面生成SiO2保护膜。但是SiC颗粒在高温条件下易烧结，消耗表面的SiC生成SiO2, SiO2膜层分布不均匀，同时在SiO2膜层会残留C无法析出，也会对复合材料整体的力学性能和基体合金成分分布产生影响。
技术实现思路
本专利技术的目的:提供一种磨料级SiC颗粒高效、简便、低损耗的“超声+气氛保护高温处理”表面纯净化处理方法。本专利技术的技术解决方案是:，其特征在于，该方法的操作步骤如下:1、选取原始磨料级SiC颗粒，所选取的SiC颗粒为纯度在94 %以上的颗粒，所选取的SiC颗粒的粒度范围为I μ m~120 μ m ;2、超声处理，将所选取的SiC颗粒与有机溶剂配制成质量比为15%~50%的溶液，超声振荡30~90min，超声振荡过程中辅以加热、搅拌；3、漂洗，将上述溶液静置I~5min，抽去上层悬浮液，得到下层沉淀的SiC颗粒，用去离子水漂洗3~10遍；4、干燥，把以上处理后的SiC颗粒自然风干或者放入60~100°C的干燥箱中进行干燥脱水，干透为止；5、气氛保护高温处理，把干燥好的SiC颗粒在气氛保护下进行800~950°C高温处理，保温I~10小时，随炉冷却至室温，得到表面纯净的磨料级SiC颗粒。上述步骤2所述有机溶剂为丙酮或无水乙醇。上述步骤2所述加热为低温加热，加热温度为25~50°C。上述步骤2所述搅拌为慢速搅拌,搅拌速度为10~50r/min。上述步骤5所气氛保护为氮气、氩气气氛保护。本专利技术的优点:与以往SiC颗粒表面纯净化处理技术相比，本专利技术有如下优点:第一、工艺步骤简单，流程短，操作简便，实现方便；第二、设计新颖合理,先用超声振荡,去除SiC颗粒表面的游离碳、SiO2及Fe、Ca、Al、Mn、Zn等杂质，再在气氛保护下进行高温处理去除表面有机物杂质，避免颗粒在高温条件下烧结和生成SiO2膜层，颗粒表面纯净化处理效果明显；第三、实用价值高且成本低廉，SiC颗粒损失率低，适合于大规模工业化生产。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术所涉的方法流程图。图2为实施例1磨料级SiC颗粒的SEM图片。图2 (a)表面纯净化处理前；图2(b)表面纯净化处理后。图3为实施例1磨料级SiC颗粒的傅里叶变换红外光谱图。图3 (a)表面纯净化处理前；图3(b)表面纯净化处理后。图4为实施例2磨料级SiC颗粒的SEM图片。图4 (a)表面纯净化处理前；图4 (b)表面纯净化处理后。图5为实施例2磨料级SiC颗粒的傅里叶变换红外光谱图。图5 (a)表面纯净化处理前；图5(b)表面纯净化处理后。【具体实施方式】以下通过具体的实施例对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。实施例1:本实施例中，对磨料级SiC颗粒表面纯净化处理(见图2与3)时，包括以下步骤:1、选取粒度为63 μ m、纯度为99%的原始磨料级SiC颗粒； 2、超声处理，将所选取的SiC颗粒与无水乙醇配制成质量比为15%的溶液，超声振荡30min，超声振荡过程中辅以25°C的加热、20r/min的搅拌；3、漂洗，将上述溶液静置lmin，抽去上层悬浮液，得到下层沉淀的SiC颗粒，用去离子水漂洗3遍；4、干燥，把以上处理后的SiC颗粒放入70°C的干燥箱中进行干燥脱水，干透为止；5、气氛保护高温处理，把干燥好的SiC颗粒在氮气气氛保护下进行840°C高温处理，保温4小时，随炉冷却至室温，得到表面纯净的磨料级SiC颗粒。实施例2:本实施例中，对磨料级SiC颗粒表面纯净化处理(见图4与5)时，包括以下步骤: 1、选取粒度为80 μ m、纯度为98.4%的原始磨料级SiC颗粒；2、超声处理，将所选取的SiC颗粒与丙酮配制成质量比为35%的溶液，超声振荡30min，超声振荡过程中辅以35°C的加热、10r/min的搅拌；3、漂洗，将上述溶液静置2min，抽去上层悬浮液，得到下层沉淀的SiC颗粒，用去离子水漂洗7遍；4、干燥，把以上处理后的SiC颗粒放入60°C的干燥箱中进行干燥脱水，干透为止；5、气氛保护高温处理，把干燥好的SiC颗粒在氩气气氛保护下进行850°C高温处理，保温6小时，随炉冷却至室温，得到表面纯净的磨料级SiC颗粒。实施例3:本实施例中,对磨料级SiC颗粒表面纯净化处理时,包括以下步骤:1、选取粒度为120 μ m、纯度为95%的原始磨料级SiC颗粒；2、超声处理，将所选取的SiC颗粒与无水乙醇配制成质量比为50%的溶液，超声振荡60min,超声振荡过程中辅以50°C的加热、30r/min的搅拌；3、漂洗，将上述溶液静置2min，抽去上层悬浮液，得到下层沉淀的SiC颗粒，用去离子水漂洗7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磨料级SiC颗粒表面纯净化处理方法，其特征在于，该方法的操作步骤如下：(1)选取原始磨料级SiC颗粒，所选取的SiC颗粒为纯度在94％以上的颗粒，所选取的SiC颗粒的粒度范围为1μm～120μm；(2)超声处理，将所选取的SiC颗粒与有机溶剂配制成质量比为15％～50％的溶液，超声振荡30～90min，超声振荡过程中辅以加热、搅拌；(3)漂洗，将上述溶液静置1～5min，抽去上层悬浮液，得到下层沉淀的SiC颗粒，用去离子水漂洗3～10遍；(4)干燥，把以上处理后的SiC颗粒自然风干或者放入60～100℃的干燥箱中进行干燥脱水，干透为止；(5)气氛保护高温处理，把干燥好的SiC颗粒在气氛保护下进行800～950℃的高温处理，保温1～10小时，随炉冷却至室温，得到表面纯净的磨料级SiC颗粒。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔岩，吴本顺，杨越，刘峰斌，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11