[发明专利]一种碳化硅粉体的喷雾造粒方法

说明书

本发明公开了一种碳化硅粉体的喷雾造粒方法，具有产量高、成本低、粉料工艺性能好等特点。喷雾造粒后碳化硅粉体流动性大大提高，成型性能好，得到素坯的均匀性及致密性提高，适宜制造高致密度高性能的碳化硅陶瓷。本发明通过以下方案予以实现：称取40～60wt％碳化硅微粉，7～13wt％烧结助剂，1～5wt％粘结剂，0.1～0.5wt％分散剂A，0.5～2.5wt％分散B，加入一定量去离子水采用球磨的方式，控制适宜的球磨参数得到固含量为40～60％的稳定分散料浆。将上述所得的料浆直接喷入喷雾造粒机中，通过控制喷雾造粒进/出口温度、离心雾化器转速、料浆进料速率等工艺参数得到造粒粉料。

技术领域

本专利涉及一种碳化硅粉体的喷雾造粒方法。

背景技术

碳化硅陶瓷是一种高温结构材料，具有高硬度、高强度、高温热稳定性、耐磨损、耐酸碱腐蚀性、低膨胀系数、高热传导性、抗热震性好、抗蠕变以及抗氧化性能好等优点，在机械、电子、石油、化工、冶金等工业领域以及国防工业等领域已得到广泛应用。

随着碳化硅工业的发展，人们对碳化硅及其复相材料的研究和应用发展非常迅速，为了改善材料性能，优化材料结构，尤其是从提高材料断裂韧性考虑，国内外对碳化硅陶瓷的研究焦点集中在常压烧结方法--液相烧结上。常压液相烧结是以一定数量的多元低共熔氧化物为烧结助剂，在高温下烧结助剂形成共熔液相，促进烧结过程，降低了烧结温度，使烧结设备要求和烧结成本降低，并改善了烧结性能。液相烧结中，如何保证烧结助剂的均匀分散是非常重要的环节，同时提高素坯的均匀性及致密度是高性能陶瓷制备的关键技术。因此要求粉体具有非常好的工艺性能，包括：流动性、装填性、致密性和成型性等，且各成分可以均匀分散。

喷雾造粒技术是随着对粉料工艺性能要求的提高开始应用到现代陶瓷生产领域。对陶瓷料浆进行喷雾干燥不仅可以避免各组份的再团聚和沉降分离，保持了料浆原有的均匀性；同时料浆雾化均匀，得到形状规则、粒度分布均匀、流动性好且适合连续自动成型的造粒粉。不仅可以提高生产效率和产品稳定性，有利于提高素坯的密度、均匀性和烧结性能。

陶瓷工业传统上采用有机溶剂体系喷雾干燥，但是存在诸多问题，如：有机溶剂价格较高、回收利用繁琐、且在高温干燥过程中容易发生爆炸事故。在特种陶瓷领域，水基体系料浆喷雾干燥技术仍然是一种较新的干燥技术，在碳化硅陶瓷中的应用需要进一步发展和完善。

发明内容

本专利采用离心喷雾造粒技术对碳化硅水基复合料浆进行喷雾造粒，提供了一种具有产量高、成本低、粉料工艺性能好的喷雾造粒方法。喷雾造粒后碳化硅粉体流动性大大提高，成型性能好，得到素坯的均匀性及致密性提高，适宜制造高致密度高性能的碳化硅陶瓷。

本发明采用的技术方案：一种碳化硅粉体的喷雾造粒方法，具体包括以下步骤：

1)配料：将碳化硅粉体、烧结助剂、粘结剂、分散剂A、B按照以下重量比进行称量：碳化硅微粉40～60wt％，烧结助剂7～13％：粘结剂1～5wt％，分散剂A0.1～0.5wt％，分散B0.5～2.5wt％。加入去离子水配成固含量40～60wt％的悬浮液。

2)球磨制浆：将步骤1)中各种原料，放于聚四氟乙烯球磨罐中，加入球磨球置于行星球磨机上，进行球磨混料。确定适宜的球磨工艺参数，以得到稳定分散的料浆。其中：球磨球采用碳化硅材质，大球球直径约为9mm，小球球直径约为4mm，大球小球质量比为3∶2，球料比即介质球与粉体的重量比为(1～3)∶1，球磨混料时间为1～10h，球磨转速为120～480r/min。

3)喷雾造粒：将步骤2)所得的料浆直接喷入喷雾造粒机中，通过控制喷雾造粒工艺参数得到造粒粉料。

本发明上述的碳化硅微粉的D50为0.6μm。

本发明上述的烧结助剂为氧化铝和氧化钇(AL2O3∶Y2O3＝3∶2)。