CN105036720B - 一种利用硼化物作为添加剂合成莫来石晶须的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种利用硼化物作为添加剂合成莫来石晶须的制备方法，采用沙漠砂、氢氧化铝为主要原料，外加硼砂、硼酸为添加剂，经配料、干磨混合粉碎、过筛、煅烧获得莫来石晶须。本发明创新的以硼砂、硼酸作为促进莫来石晶须合成的外加添加剂，不加传统的莫来石晶须合成助剂AlF3和V2O5，大幅降低莫来石晶须的生产成本，因此本发明具有较大的经济和社会价值。
Description
技术领域
本发明属无机非金属材料（陶瓷）领域， 具体涉及一种利用硼化物作为添加剂合成莫来石晶须的制备方法。
背景技术
莫来石具有耐高温、抗氧化、热膨胀系数小、高温强度高以及抗热震性能好等优点，是一种重要的工程材料。莫来石晶须作为一种潜在的陶瓷基、金属基、聚合物基复合材料的增强增韧材料，可广泛用于高温结构材料、摩擦材料等领域。
在材料的增强增韧过程中，把晶须由外部引入到基体材料中，虽然效果显著， 但存在晶须分散困难、分布均匀性差、难烧结以及对人体健康有害等一系列缺点。因此，近年来材料自增强新技术受到人们的重视，如通过某些技术手段使基体材料在高温处理过程中形成原位生长晶须等异形晶相以达到增韧补强目的。
莫来石晶须增韧补强陶瓷的应用及市场开发前景非常广阔，然而仍存在尚需解决的问题，比如合成莫来石的原料价格昂贵，利用廉价原料合成莫来石晶须工艺过程的相关研究，比如高长径比莫来石晶须的研制等等，都是该领域亟待解决的重要研究目标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种利用硼化物作为添加剂合成莫来石晶须的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种利用硼化物作为添加剂合成莫来石晶须的制备方法，其特征在于：采用沙漠砂、氢氧化铝为主要原料，外加硼砂、硼酸为添加剂，经配料、干磨混合粉碎、过筛、煅烧获得莫来石晶须。
所述沙漠砂、氢氧化铝、硼砂+硼酸的化学组成重量百分比为：沙漠砂：35～55%、氢氧化铝：45～65%、硼砂+硼酸：4～8%。
所述干磨混合粉碎工序的球磨时间为1～2h。
所述煅烧工序的烧成制度为从室温升温至1200～1350℃，并在1000℃保温1h，在最高温度保温时间为1～2h。
所述从室温～500℃以1～3℃/min的速度升温。
所述过筛工序的筛孔目数为200目。
所述莫来石晶须的显微结构中以莫来石为主晶相，石英或刚玉为次晶相。
所述沙漠砂的化学组成如下：
本专利以天然硅酸盐废料沙漠砂作为硅源，选用氢氧化铝为铝源，在1200-1350℃下合成莫来石晶须。沙漠砂来源广泛，成本低廉，利用沙漠砂及天然矿物原料制备莫来石晶须，节约了生产成本，充分利用了土地资源，对保护环境有较大的帮助。同时，本发明在添加剂的种类选择上，采用硼砂和硼酸代替常规的AlF3和V2O5，硼砂和硼酸作为常用的工业原料其价格较AlF3和V2O5低，有利于进一步降低莫来石晶须的生产成本。同时，利用硼砂和硼酸在加热时能脱水放出大量气体，结合硼（B）具备低熔点的特点，将硼砂和硼酸作为添加剂即有利于在反应中为莫来石晶须生长提供空间，同时起到了低温烧结助剂的作用，因此本发明具有较大的经济和社会价值。
附图说明
图1是实施例5样品的XRD衍射图谱；
图2是实施例5样品的SEM图谱。
具体实施方式
实施例1：
按沙漠砂55%、氢氧化铝45%、外加硼砂4%称料后，原料经1h干磨混合粉碎、过200目筛后，在室温～500℃以2℃/min速度升温，在1000℃保温1h，最高烧成温度为1300℃，最高温度保温时间为2h，经自然冷却后获得所需的莫来石晶须。
实施例2：
按沙漠砂50%、氢氧化铝50%、外加硼酸4%称料后，原料经2h干磨混合粉碎、过200目筛后，在室温～500℃以3℃/min速度升温，在1000℃保温1h，最高烧成温度为1350℃，最高温度保温时间为2h，经自然冷却后获得所需的莫来石晶须。
实施例3：
按沙漠砂45%、氢氧化铝55%、外加硼砂8%称料后，原料经1h干磨混合粉碎、过200目筛后，在室温～500℃以1℃/min速度升温，在1000℃保温1h，最高烧成温度为1200℃，最高温度保温时间为1.5h，经自然冷却后获得所需的莫来石晶须。
实施例4：
按沙漠砂40%、氢氧化铝60%、外加硼酸8%称料后，原料经2h干磨混合粉碎、过200目筛后，在室温～500℃以3℃/min速度升温，在1000℃保温1h，最高烧成温度为1230℃，最高温度保温时间为1.5h，经自然冷却后获得所需的莫来石晶须。
实施例5：
按沙漠砂35%、氢氧化铝65%、外加硼砂6%称料后，原料经1h干磨混合粉碎、过200目筛后，在室温～500℃以1℃/min速度升温，在1000℃保温1h，最高烧成温度为1200℃，最高温度保温时间为1h，经自然冷却后获得所需的莫来石晶须。
实施例6：
按沙漠砂40%、氢氧化铝60%、外加硼酸6%称料后，原料经2h干磨混合粉碎、过200目筛后，在室温～500℃以3℃/min速度升温，在1000℃保温1h，最高烧成温度为1280℃，最高温度保温时间为1.5h，经自然冷却后获得所需的莫来石晶须。
实施例7：
按沙漠砂45%、氢氧化铝55%、外加硼砂4%、外加硼酸1%称料后，原料经1h干磨混合粉碎、过200目筛后，在室温～500℃以2℃/min速度升温，在1000℃保温1h，最高烧成温度为1300℃，最高温度保温时间为1h，经自然冷却后获得所需的莫来石晶须。
实施例8：
按沙漠砂50%、氢氧化铝50%、外加硼砂2%、外加硼酸5%称料后，原料经1.5h干磨混合粉碎、过200目筛后，在室温～500℃以2℃/min速度升温，在1000℃保温1h，最高烧成温度为1250℃，最高温度保温时间为1h，经自然冷却后获得所需的莫来石晶须。
Claims (4)
1.一种利用硼化物作为添加剂合成莫来石晶须的制备方法，其特征在于：采用沙漠砂、氢氧化铝为主要原料，外加硼砂、硼酸为添加剂，经配料、干磨混合粉碎、过筛、煅烧获得莫来石晶须；所述沙漠砂、氢氧化铝、硼砂+硼酸的化学组成重量百分比为：沙漠砂：35～55%、氢氧化铝：45～65%、硼砂+硼酸：4～8%；
所述煅烧工序的烧成制度为从室温升温至1200～1350℃，并在1000℃保温1h，在最高温度保温时间为1～2h，从室温～500℃以1～3℃/min的速度升温。
2.根据权利要求1所述的莫来石晶须的制备方法，其特征在于：所述干磨混合粉碎工序的球磨时间为1～2h。
3.根据权利要求1所述的莫来石晶须的制备方法，其特征在于：所述过筛工序的筛孔目数为200目。
4.根据权利要求1所述的莫来石晶须的制备方法，其特征在于：所述莫来石晶须的显微结构中以莫来石为主晶相，石英或刚玉为次晶相。
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