一種利用硼化物作為添加劑合成莫來石晶須的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬無機非金屬材料(陶瓷）領域，具體涉及一種利用硼化物作為添加劑合 成莫來石晶須的制備方法。
【背景技術】
[0002] 莫來石具有耐高溫、抗氧化、熱膨脹系數小、高溫強度高以及抗熱震性能好等優 點，是一種重要的工程材料。莫來石晶須作為一種潛在的陶瓷基、金屬基、聚合物基復合材 料的增強增韌材料，可廣泛用于高溫結構材料、摩擦材料等領域。
[0003] 在材料的增強增韌過程中，把晶須由外部引入到基體材料中，雖然效果顯著，但 存在晶須分散困難、分布均勻性差、難燒結以及對人體健康有害等一系列缺點。因此，近年 來材料自增強新技術受到人們的重視，如通過某些技術手段使基體材料在高溫處理過程中 形成原位生長晶須等異形晶相以達到增韌補強目的。
[0004] 莫來石晶須增韌補強陶瓷的應用及市場開發前景非常廣闊，然而仍存在尚需解決 的問題，比如合成莫來石的原料價格昂貴，利用廉價原料合成莫來石晶須工藝過程的相關 研究，比如高長徑比莫來石晶須的研制等等，都是該領域亟待解決的重要研究目標。
【發明內容】
[0005] 本發明要解決的技術問題是提供一種利用硼化物作為添加劑合成莫來石晶須的 制備方法。
[0006] 為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：一種利用硼化物作為添加劑合成莫 來石晶須的制備方法，其特征在于：采用沙漠砂、氫氧化鋁為主要原料，外加硼砂、硼酸為添 加劑，經配料、干磨混合粉碎、過篩、煅燒獲得莫來石晶須。
[0007] 所述沙漠砂、氫氧化鋁、硼砂+硼酸的化學組成重量百分比為：沙漠砂：35~55%、 氫氧化錯：45~65%、硼砂+硼酸：4~8%。
[0008] 所述干磨混合粉碎工序的球磨時間為1~2h。
[0009] 所述煅燒工序的燒成制度為從室溫升溫至1200~1350°C，并在1000°C保溫lh，在 最高溫度保溫時間為1~2h。
[0010] 所述從室溫~500°C以1~3°C/min的速度升溫。
[0011] 所述過篩工序的篩孔目數為200目。
[0012] 所述莫來石晶須的顯微結構中以莫來石為主晶相，石英或剛玉為次晶相。
[0013] 所述沙漠砂的化學組成如下：
本專利以天然硅酸鹽廢料沙漠砂作為硅源，選用氫氧化鋁為鋁源，在1200-1350°C下合 成莫來石晶須。沙漠砂來源廣泛，成本低廉，利用沙漠砂及天然礦物原料制備莫來石晶須， 節約了生產成本，充分利用了土地資源，對保護環境有較大的幫助。同時，本發明在添加劑 的種類選擇上，采用硼砂和硼酸代替常規的A1F#PV205，硼砂和硼酸作為常用的工業原料 其價格較AlFjPV205低，有利于進一步降低莫來石晶須的生產成本。同時，利用硼砂和硼 酸在加熱時能脫水放出大量氣體，結合硼（B)具備低熔點的特點，將硼砂和硼酸作為添加劑 即有利于在反應中為莫來石晶須生長提供空間，同時起到了低溫燒結助劑的作用，因此本 發明具有較大的經濟和社會價值。
【附圖說明】
[0014] 圖1是實施例5樣品的XRD衍射圖譜； 圖2是實施例5樣品的SEM圖譜。
【具體實施方式】
[0015] 實施例1: 按沙漠砂55%、氫氧化鋁45%、外加硼砂4%稱料后，原料經lh干磨混合粉碎、過200目 篩后，在室溫~500°C以2°C/min速度升溫，在1000°C保溫lh，最高燒成溫度為1300°C，最 高溫度保溫時間為2h，經自然冷卻后獲得所需的莫來石晶須。
[0016] 實施例2: 按沙漠砂50%、氫氧化鋁50%、外加硼酸4%稱料后，原料經2h干磨混合粉碎、過200目 篩后，在室溫~500°C以3°C/min速度升溫，在1000°C保溫lh，最高燒成溫度為1350°C，最 高溫度保溫時間為2h，經自然冷卻后獲得所需的莫來石晶須。
[0017] 實施例3: 按沙漠砂45%、氫氧化鋁55%、外加硼砂8%稱料后，原料經lh干磨混合粉碎、過200目 篩后，在室溫~500°C以1°C/min速度升溫，在1000°C保溫lh，最高燒成溫度為1200°C，最 高溫度保溫時間為1. 5h，經自然冷卻后獲得所需的莫來石晶須。
[0018] 實施例4: 按沙漠砂40%、氫氧化鋁60%、外加硼酸8%稱料后，原料經2h干磨混合粉碎、過200目 篩后，在室溫~500°C以3°C/min速度升溫，在1000°C保溫lh，最高燒成溫度為1230°C，最 高溫度保溫時間為1. 5h，經自然冷卻后獲得所需的莫來石晶須。
[0019] 實施例5: 按沙漠砂35%、氫氧化鋁65%、外加硼砂6%稱料后，原料經lh干磨混合粉碎、過200目 篩后，在室溫~500°C以1°C/min速度升溫，在1000°C保溫lh，最高燒成溫度為1200°C，最 高溫度保溫時間為lh，經自然冷卻后獲得所需的莫來石晶須。
[0020] 實施例6: 按沙漠砂40%、氫氧化鋁60%、外加硼酸6%稱料后，原料經2h干磨混合粉碎、過200目 篩后，在室溫~500°C以3°C/min速度升溫，在1000°C保溫lh，最高燒成溫度為1280°C，最 高溫度保溫時間為1. 5h，經自然冷卻后獲得所需的莫來石晶須。
[0021] 實施例7: 按沙漠砂45%、氫氧化鋁55%、外加硼砂4%、外加硼酸1%稱料后，原料經lh干磨混合粉 碎、過200目篩后，在室溫~500°C以2°C/min速度升溫，在1000°C保溫lh，最高燒成溫度 為1300°C，最高溫度保溫時間為lh，經自然冷卻后獲得所需的莫來石晶須。
[0022] 實施例8: 按沙漠砂50%、氫氧化鋁50%、外加硼砂2%、外加硼酸5%稱料后，原料經1. 5h干磨混合 粉碎、過200目篩后，在室溫~500°C以2°C/min速度升溫，在1000°C保溫lh，最高燒成溫 度為1250°C，最高溫度保溫時間為lh，經自然冷卻后獲得所需的莫來石晶須。
【主權項】
1. 一種利用硼化物作為添加劑合成莫來石晶須的制備方法，其特征在于：采用沙漠 砂、氫氧化鋁為主要原料，外加硼砂、硼酸為添加劑，經配料、干磨混合粉碎、過篩、煅燒獲得 莫來石晶須。2. 根據權利要求1所述的莫來石晶須的制備方法，其特征在于：所述沙漠砂、氫氧化 鋁、硼砂+硼酸的化學組成重量百分比為：沙漠砂：35~55%、氫氧化鋁：45~65%、硼砂+硼 酸：4~8%。3. 根據權利要求1所述的莫來石晶須的制備方法，其特征在于：所述干磨混合粉碎工 序的球磨時間為1~2h。4. 根據權利要求1所述的莫來石晶須的制備方法，其特征在于：所述煅燒工序的燒成 制度為從室溫升溫至1200~1350°C，并在1000°C保溫lh，在最高溫度保溫時間為1~2h。5. 根據權利要求4所述的莫來石晶須的制備方法，其特征在于：所述從室溫~500°C以 1~3°C /min的速度升溫。6. 根據權利要求1所述的莫來石晶須的制備方法，其特征在于：所述過篩工序的篩孔 目數為200目。7. 根據權利要求1所述的莫來石晶須的制備方法，其特征在于：所述莫來石晶須的顯 微結構中以莫來石為主晶相，石英或剛玉為次晶相。
【專利摘要】本發明公開一種利用硼化物作為添加劑合成莫來石晶須的制備方法，采用沙漠砂、氫氧化鋁為主要原料，外加硼砂、硼酸為添加劑，經配料、干磨混合粉碎、過篩、煅燒獲得莫來石晶須。本發明創新的以硼砂、硼酸作為促進莫來石晶須合成的外加添加劑，不加傳統的莫來石晶須合成助劑AlF3和V2O5，大幅降低莫來石晶須的生產成本，因此本發明具有較大的經濟和社會價值。
【IPC分類】C04B35/185, C04B35/622
【公開號】CN105036720
【申請號】CN201510449661
【發明人】羅婷, 顧幸勇, 劉柱, 李萍, 董偉霞, 吳軍明
【申請人】景德鎮陶瓷學院
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年7月28日