[发明专利]一种利用Si晶体切割尾料制备高性能蜂窝陶瓷的方法

说明书

本发明涉及一种利用Si晶体切割尾料制备高性能蜂窝陶瓷的方法，步骤为：首先除去Si晶体切割尾料中的金属杂质，然后加热除去尾料中的高分子材料杂质；向微粉尾料中加入石墨粉、Y₂O₃+Al₂O₃的混合物，混合均匀，获得粉料；向粉料中加入酚醛树脂和桐油后混料，经滤泥‑练泥后密封陈化；挤出成型获得坯体；将坯体风干获得生坯；将生坯在保护气氛下高温烧成，冷却后即得蜂窝陶瓷成品。本发明实现了工业固体废弃物的资源化利用，避免了尾料的处理及存放过程中引起的环境污染；且本发明获得的蜂窝陶瓷力学性能好、抗热震性好、热导率高、有较大的比热容，且耐腐蚀性好。

技术领域

本发明涉及一种利用Si晶体切割尾料制备高性能蜂窝陶瓷的方法，具体涉及利用电镀金刚石切割Si晶体获得的尾料制备高性能蜂窝陶瓷的方法，属于蜂窝陶瓷的制备技术领域。

背景技术

蜂窝陶瓷是一种多功能环境材料，由于其比表面积高、化学性质稳定、耐腐蚀性好，一直受到人们的青睐。碳化硅质蜂窝陶瓷具有优异的化学稳定性、高的导热率、耐受温度高、机械性能好、烧成温度宽等特点，使得碳化硅有望取代堇青石成为一种更理想的制造蜂窝陶瓷的材料。

Si晶体(包括单晶Si和多晶Si)在电子信息、新能源、军工等各个领域得到了广泛的应用，引领了时代高新技术的发展。大尺寸Si晶体的生产和切割技术也反映了一定的高新技术水平。Si晶体切割尾料(作为工业废弃物) 以每年数万吨堆积如山，对环境造成污染。传统切割方法采用高强度耐磨合金丝(Mo丝)和SiC磨料，近年来为了提高切割效率，采用金刚石粉料电镀在高强耐磨的合金丝上，由于切割方法不同，切割尾料的化学成分上发生了明显变化。前者以SiC浆料和被切割的单质Si微粉的混合尾料为主；后者以单质Si微粉为主，并混以多种金属与非金属及氧化物及高分子材料。随着尾料存放环境和时间不同，尾料的化学成分也随之变化，一般难以直接作为高性能SiC蜂窝陶瓷的原料使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用Si晶体切割尾料制备高性能蜂窝陶瓷的方法，具体涉及利用电镀金刚石Mo丝切割Si晶体获得的尾料制备高性能蜂窝陶瓷的方法。本发明采用工业固体废弃物晶硅切割尾料为原料制备高性能的碳化硅质蜂窝陶瓷，实现工业固体废弃物的资源化利用，避免了尾料的存放及所产生的环境污染等问题；同时充分利用了尾料中的高纯Si粉为陶瓷材料的高档原料，有利于降低蜂窝陶瓷的生产成本，提高产品质量。本发明的技术方案如下：

一种利用Si晶体切割尾料制备高性能蜂窝陶瓷的方法，具体步骤如下：

(1)利用质量浓度为10-20％的稀盐酸对Si晶体切割尾料进行酸洗除去金属杂质，经纯净水清洗2～3次，然后对酸洗后的尾料在200-500℃条件下进行加热，除去尾料中的高分子材料杂质，冷却后获得微粉尾料；

(2)向微粉尾料中加入石墨粉、Y₂O₃+Al₂O₃的混合物，石墨粉与尾料的质量比为12：28；Y₂O₃+Al₂O₃的加入量为3～10％(其中，配比计算的基准量为石墨粉、切割尾料与复合烧结助剂Y₂O₃+Al₂O₃的总量)，Y₂O₃和Al₂O₃以任意质量比混合；经球磨机或震动磨混合均匀，获得粉料，若采用球磨机混合时间为8～24小时，若采用震动磨混合时间为30分钟～2小时。

(3)向粉料中加入酚醛树脂5～15％，桐油3～10％，经混料机混料2～6 小时，经滤泥机、真空练泥机滤泥-练泥1～3次，所得泥料密封陈化，陈化温度为20～25℃，陈化时间为1～3天；