利用含钛炉渣制备TiN/O’－Sialon导电陶瓷材料的方法

摘要

本发明所涉及利用含钛炉渣制备TiN/O′－Sialon导电陶瓷材料的方法，分两步制取：第一步合成TiN/O′－Sialon导电陶瓷粉末：(1)球磨；(2)过筛；(3)配料：按质量百分比含钛炉渣为25.29～41.00，硅灰为33.91～47.85，铝矾土为4.44～6.93，碳黑为19.93～20.65；(4)湿混：以无水乙醇为介质进行混合；(5)干燥：在60℃下烘干；(6)干混4小时；(7)单轴向压制成型；(8)高温烧成：在一个大气压、温度1350～1400℃，在氮气保护下烧成；(9)烧去残碳；第二步是将第一步合成的TiN/O′－Sialon粉末模压成型后，在高温炉中，埋粉条件下烧结，获取TiN/O′－Sialon导电陶瓷材料，产品具有良好机械性能和很好导电性能。本发明工艺简单，制造成本低，为我国含钛炉渣整体综合利用开辟了新途径，有利改善社会环境。

主权项

1、一种利用含钛炉渣制备TiN/O′-Sialon导电陶瓷材料的方法，其特征在于：以含钛炉渣为主要原料，用SiO2含量为82～90wt％的硅灰和Al2O3含量为79～85wt％的铝矾土调整成分，碳黑为还原剂，分两步制取TiN/O′-Sialon导电陶瓷材料：第一步合成TiN/O′-Sialon导电陶瓷材料粉末(1)球磨：对粒度较大的原料含钛炉渣进行细磨；(2)过筛：用200目标准筛对上述球磨后的原料粉进行筛分；(3)配料：选用合成O′-Sialon化学式为Si2xAlxO1+xN2-x，式中x＝0.3，确定配方，所用原料按如下质量百分比配制：含钛炉渣为25.29～41.00％，硅灰为33.91～47.85％，铝矾土为4.44～6.93％，碳黑为19.93～20.65％；(4)湿混：将配好的混合料以无水乙醇为介质混合成料浆，湿混时间为24小时；(5)干燥：将湿混后的料浆放入烘箱中于60℃下烘干；(6)干混：将烘干后的混合料再干混4小时，并将所得坯料置于干燥器中保存；(7)模压成型：将坯料单轴向压制成型，成型压力为25MPa，保压1min；(8)高温烧成：将上述压制成型的坯料，置于石墨坩埚内，用MoSi2高温电阻炉加热，在一个大气压、烧成温度为1350～1400℃，恒温7～8小时，升温和降温速度均为3～5℃/min，烧成过程中，加热炉内通入流量为400～800ml/min的流动氮气条件下进行烧成；(9)烧去残碳：将上述烧成的粉末置于马弗炉内，在580℃空气中恒温6小时进行热处理，去除残余的游离碳；第二步：TiN/O′-Sialon导电陶瓷材料的制备采用两种原料配制：一种是将第一步合成的TiN/O′-Sialon粉与占原料总重量3％的Sm2O3添加剂混合；另一种是直接以第一步合成的TiN/O′-Sialon粉为原料，不加任何添加剂；将上述配好的第一种或第二种原料粉末单向模压成型，成型压力200MPa，保压1min；将模压成型的生坯放入石墨坩埚内，烧成炉为MoSi2高温电阻炉，埋Si3N4+SiO2粉，Si3N4与SiO2的摩尔比为1∶1，在常压、烧成温度为1450～1500℃，保温时间2小时，升温和降温速度均为3～5℃/min，通入高纯氮气条件下进行烧成，制取TiN/O′-Sialon导电陶瓷材料。