工业SiC粉末的除碳除铁工艺研究

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SiC具有高硬度、高强度、晶体结构稳定、抗氧化性强、高导热系数、高化学稳定性和低热膨胀系数的优点,而被世界各地科学家广泛重视,在很多工业领域得到了广泛应用。但是,在工业中,多采用碳热还原法合成SiC,由于反应不完全以及设备和外界环境的影响,使得合成的SiC微粉存在很多杂质。这些杂质包括游离的碳和石墨、硅和二氧化硅以及Fe、Al、Ca等金属的氧化物和碳化物,它们严重影响了SiC的物理化学性能和烧结性。因此,为了充分发挥其优异性能,SiC微粉的提纯净化技术和效率显得至关重要,值得进行研究。本课题首先对SiC陶瓷微粉的球磨时间和粒径关系进行观察,最终得到最佳球磨参数为球料比3:1,转速400r/min以及球磨时间2.5h,粉体粒径可以达到5μm。球磨时间过长,会引起粉体的突然团聚和粒径粗化。第二,利用工业上容易实现的静态煅烧法除去SiC微粉中游离碳和石墨最佳工艺参数为煅烧温度900。C,煅烧时间2.5h。试样检测分析表明,SiC内部碳杂质得到完全去除。如果煅烧温度继续升高则会引起SiC的氧化而引入新的杂质。第三,酸洗前确定了SiC悬浮液的最佳分散剂为聚乙烯吡咯烷酮(PVP),最佳SiC含量为0.75%。在酸洗过程中加入超声波工艺可以加快酸洗进程,得到最佳酸洗工艺参数为SiC含量20%,HF酸加入量9.52%,超声波频率64kHz,超声操作时间15mmin。最后,通过粒度测试、XRD分析、SEM和EDS分析对净化后的SiC微粉进行了试样产物检验,得到比较理想的杂质含量的SiC微粉。
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