[发明专利]一种高纯铝硅碳超细粉体的合成方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷材料领域，具体涉及一种高纯铝硅碳超细粉体的合成方法。

背景技术

Barczak于1961年首先报道了铝硅碳(Al₄SiC₄)的存在。铝硅碳热导率大(80W·m^-1·K^-1)，高温弯曲强度比室温弯曲强度高50％，高温氧化后在表面生成致密抗高温保护膜(刚玉和莫来石)以阻止铝硅碳内部进一步的氧化，在氧化气氛中于1800℃仍可以稳定的使用，从而适合于作为高温陶瓷材料。铝硅碳电阻率随温度的升高而下降(100℃和1000℃的电阻率分别为1.14×10⁴Ω·cm和1.71×10^-1Ω·cm)，适合于制作高温发热体。且铝硅碳具有和碳化硅相近的抗酸碱腐蚀性能。

Yamaguchi等报道了铝硅碳的几种合成方法，以金属(Al+Si)和石墨为原料(Journalof the Ceramic Society of Japan，1995，103(1)：20～24)，或以碳化物(Al₄C₃+SiC)为原料(Ceramic Engineering and Science Proceedings，2005，26(3)：181～188)，在氩气或真空的气氛中，加热合成铝硅碳。

但现有的铝硅碳合成方法均以金属或碳化物为原料，原料成本高造成合成的铝硅碳价格高，无法大规模工业应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝硅碳超细粉体的制备方法。该方法以氧化物为原料，采用碳热还原工艺生产铝硅碳，具有成本低、工艺简单的特点，利于工业生产和应用。

本发明所提供的铝硅碳超细粉体的制备方法，包括下述步骤：

1)称量下述质量百分比的原料：高岭石20～30％，Al₂O₃原料40～50％和炭原料20～30％，将所述原料混合，得混合料；

2)将所述混合料在真空或氩气气氛中，于1600-1700℃加热并保温8-10小时，冷却后，除去产物表面的杂质层，即得到铝硅碳超细粉体。

其中，步骤1)中的原料可进一步由下述质量百分比的物质组成：高岭石26～28％，Al₂O₃原料45～47％和炭原料27％。

所述原料中高岭土的粒度可为1-10μm；Al₂O₃原料的粒度可为1-10μm；炭原料的粒度可为1-10μm。

所述各种原料的规格如下：

所述高岭土中Al₂O₃与SiO₂的质量百分含量之和≥83％，挥发分的质量百分含量≤16％，其它杂质的质量百分含量≤1％。天然高岭石矿经常和煤炭伴生，通常是作为采煤时的副产品被作为垃圾扔掉了，既浪费资源又污染环境，本发明以天然高岭石矿为原料，充分利用自然资源，变废为宝。

所述Al₂O₃原料中Al₂O₃的质量百分含量≥99％。本发明中的Al₂O₃原料具体可选自下述任意一种：烧结刚玉、电熔刚玉和Al₂O₃细粉。

所述炭原料中固定碳的质量百分含量≥87％，挥发分的质量百分含量≤12％，灰分的质量百分含量≤1％。本发明中的炭原料具体可选自下述任意一种：石墨、炭黑、石油焦炭和煤焦炭。

步骤1)中为了使原料混合均匀，可在所述原料中加入乙醇，乙醇加入量以浸没固体物料为宜。在原料搅拌混匀过程中，乙醇不断挥发，当乙醇全部挥发掉后，可得到均匀的混合料。为了加快乙醇挥发，可在真空条件下搅拌混合，如在真空加热旋转式混合机中进行。并将混合料在110～300℃烘干后再进行步骤2)的处理。