[发明专利]一种碳化硅陶瓷专用粉体材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳化硅陶瓷专用超细粉体材料的制备方法，属于陶瓷材料制备技术领域。本发明首先将花生壳密封发酵，使花生壳中有机质初步降解，再利用汽爆处理，使花生壳纤维解纤，经干燥后粉碎炭化制得炭化料，再利用多巴胺改性炭化料，提高炭化料的吸附性能，并利用改性后的炭化料吸附沉淀产生的二氧化硅，经过滤洗涤后与硝酸铵及水混合制得前驱体浆液，经喷雾干燥制得前驱体粉体，最后于氩气氛围下反应，再于空气气氛下煅烧去除过量的炭，得到碳化硅陶瓷专用粉体材料。本发明经喷雾干燥制得高反应活性的前驱体，并配合硝酸铵在加热分解过程中放出的大量能量，有效降低反应温度，减少反应所需时间，达到节约能耗的目的。

技术领域

本发明公开了一种碳化硅陶瓷专用粉体材料的制备方法，属于陶瓷材料制备技术领域。

背景技术

碳化硅陶瓷具有硬度高，高温强度大、热导率高、化学稳定性好、热膨胀系数小、绝缘性好和带隙宽等优良性能，在航空航天、汽车、机械、电子、化工、能源以及环保等领域得到广泛的应用。研究表明：在碳化硅陶瓷的制备过程中，随着原料的粒度变小，其烧结性能及力学性能都会得到明显的改善，因此超细碳化硅粉体的制备受到越来越多的青睐。

目前，已经报道了很多种制备碳化硅粉体的方法，如碳热还原法、热分解法、溶胶-凝胶法、气相反应法、自蔓延法和等离子体法等。尽管这些方法都能制备出超细碳化硅粉体，但是由于所用工艺手段或原料价格昂贵，生产效率低，产品质量不稳定，所以在大规模生产时受到一定的限制。其中，碳热还原法相比于其它方法而言，原料成本低廉，反应要求简单，工业化开发时优势更为突出，但不可避免的是，传统碳热还原法制备碳化硅过程中，反应温度在1600℃以上，且反应时间较长，导致制备过程中能耗较大，且制备所得碳化硅粉体产品粒径相对较大，且粒径分布不均匀。

因此，亟待开发一种反应温度低、反应时间短的碳化硅粉体的制备方法具有必要的意义。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统超细碳化硅粉体制备过程中，反应温度较高，反应持续时间较长，导致制备过程中能耗较大的问题，提供了一种碳化硅陶瓷专用粉体材料的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）依次取1000～1500g花生壳，2000～2200mL水，16～18g蔗糖，10～15g鸡粪，搅拌混合后，静置密封发酵25～30天，再经过滤、洗涤，得发酵滤渣湿料，将所得发酵滤渣湿料转入汽爆罐中，保压20～40s后，打开汽爆罐出料阀门，使汽爆罐中物料瞬间泄压喷射进入接收罐中，得汽爆滤渣，并将所得汽爆滤渣干燥至恒重，得干燥汽爆滤渣；

（2）称取200～300g所得干燥汽爆滤渣，粉碎、过筛后炭化，得炭化料，依次取80～120g所得炭化料，200～300mL质量浓度为2g/L多巴胺溶液，混合后过滤，得多巴胺改性炭化料；

（3）依次取180～200mL质量分数为20～25%硅酸钠溶液，30～40g多巴胺改性炭化料，搅拌混合后，向硅酸钠溶液中通入二氧化碳气体，持续通入45～60min，再向硅酸钠溶液中滴加180～200mL质量分数为10～15%盐酸，反应结束后过滤、洗涤得前驱体湿料；

（4）按重量份数计，在混料机中依次加入60～80份前驱体湿料，100～120份水，6～8份硝酸铵，搅拌混合后喷雾造粒，得前驱体粉体，再将前驱体粉体于高温下反应，即得碳化硅陶瓷专用粉体材料。

步骤（1）所述的保压条件为：温度为130～140℃，压力为1.8～2.0MPa。

步骤（1）所述的接收罐与汽爆罐出料阀门通过管道连接。

步骤（2）所述的过筛为过80～120目筛。