利用废旧硅化钼涂层制备多孔硅化钼/碳化硅复合材料的方法与流程

[0001]
本发明提供了一种利用废旧硅化钼涂层制备多孔硅化钼/碳化硅复合材料的方法，涉及稀有金属回收再利用技术领域。


背景技术：

[0002]
多孔材料是一种由互相贯通或封闭的孔隙组成的网络结构材料，广泛应用于航空、航天、电子、化工、医疗、环保、能源、建筑等各个行业。
[0003]
硅化钼具有金属与陶瓷的双重特性，是一种性能优异的高温材料，其具有很好的高温抗氧化性，较低的热膨胀系数(7.8
×
10-6
k-1
)和良好的电热传导性；主要应用作发热元件、集成电路、高温抗氧化涂层及高温结构材料。mosi2在温度高于800℃的时候，发生氧化反应，生成一层具有自愈能力的sio2氧化膜，由于其在高温具有流动性，能迅速填补产生的裂纹阻止氧与基体的进一步接触氧化，所以mosi2涂层具有优秀的抗氧化能力，由于mosi2材料低温脆性大，导致该类电热元件在加工、运输、安装及使用过程中易断裂。随着mosi2高温涂层的开发与应用，相应的产生大量的二硅化钼废料。
[0004]
因此，急需开发一种能够回收利用二硅化钼涂层的方法，实现钼资源的回收利用，同时改善复合材料的低温脆性。


技术实现要素：

[0005]
针对现有技术存在的上述问题，本发明利用mosi2材料的低温脆性，将涂层材料进行高温表面加热和高压冲洗方法迅速降温获取mosi2废料，通过清洗后粉碎过筛，再加入sic粉末与nh4hco3，经球磨、模压成型、烧结获得多孔复合材料，解决了对mosi2涂层的回收利用，同时该多孔复合材料具有良好的抗氧化性和耐腐蚀性，韧性增强。
[0006]
本发明提供了一种利用废旧硅化钼涂层制备多孔硅化钼/碳化硅复合材料的方法，所述方法具体包括：
[0007]
s1:将废旧mosi2涂层材料表面加热后采用高压水冲击涂层表面迅速降温，重复所述加热和冲击过程，使mosi2涂层材料从基体剥离，获得mosi2废料；
[0008]
s2:将所述mosi2废料依次采用水和酒精超声清洗并烘干，在经干燥后破碎过200-300目筛获得mosi2粉末；
[0009]
s3:将所述mosi2粉末、sic粉末与nh4hco3混合均匀，并进行球磨获得混合粉末；
[0010]
s4:向所述混合粉末中加入成型剂酒精溶液混合并干燥，再进行模压成型获得生坯；
[0011]
s5:将所述生坯在真空度小于10-2
mpa条件下烧结后随炉冷却获得多孔mosi2/sic复合材料。
[0012]
进一步的，所述步骤s1中表面加热的温度为800-1000℃。
[0013]
进一步的，所述步骤s1中高压水冲击的压力为20-60mpa。
[0014]
进一步的，所述步骤s2中烘干的条件为：温度为50-60℃，时间为1-5h。
[0015]
进一步的，所述步骤s3中mosi2粉末质量占所述混合粉末的60～90％，nh4hco3质量占所述混合粉末的5～20％。
[0016]
进一步的，步骤s3中球磨过程中的球料比为2:1～5:1。
[0017]
进一步的，所述步骤s4中的成型剂为硬脂酸。
[0018]
进一步的，所述步骤s5中烧结过程的工艺参数为：升温速率小于10℃/min，在100-300℃条件下保温30min；
[0019]
再升温至1500-1700℃烧结1-3h。
[0020]
基于同一发明构思，本申请提供了一种多孔硅化钼/碳化硅复合材料，所述复合材料按照上述方法制备获得。
[0021]
基于同一发明构思，本申请还提供了上述方法制备获得的多孔硅化钼/碳化硅复合材料在分离提纯、高温烟气过滤领域中的应用。
[0022]
本发明的上述方案有如下的有益效果：
[0023]
本发明利用mosi2材料的低温脆性，将废旧硅化钼涂层进行高温表面加热后和高压冲洗方法迅速降温获得mosi2废料，经粉碎干燥后与碳化硅、nh4hco3混合，经球磨、模压成型、烧结获得多孔复合材料，该方法过程简单、操作简便，实现了废旧硅化钼涂层的回收利用，产生经济效益，同时减少钼资源开采对环境的污染。
[0024]
本发明方法制备获得的多孔mosi2/sic复合材料，孔隙率高，最高可达68％，可用于冶金化工中的分离提纯，以及高温烟气过滤，且该复合材料在高温下具有优异的抗氧化性和抗酸碱腐蚀性能，并改善了其低温脆性。
附图说明
[0025]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]
图1为本发明实施例2提供的多孔mosi2/sic复合材料的扫描电镜图。
具体实施方式
[0027]
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
[0028]
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
[0029]
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0030]
实施例1
[0031]
s1:将钼基体mosi2涂层表面加热到800℃，用高压水冲击涂层表面迅速降温，高压水枪压力为50mpa，重复加热冲击5次后，涂层完全从基体剥离，收集获得mosi2废料；
[0032]
s2:将所述mosi2废料依次采用去离子水和酒精清洗20min，之后于烘箱内干燥，设定烘箱温度为60℃，时间为3h，将干燥后的废mosi2涂层破碎，过200目筛获得mosi2粉末；
[0033]
s3:称取mosi2粉末80g、sic粉末20g、nh4hco38g，混合，并加入氧化锆球300g，球磨15h后，获得混合粉末；
[0034]
s4:将所述混合粉末含有3g硬脂酸的酒精溶液混合均匀，于真空干燥箱60℃保温2h后，取部分粉末模压成型，模压压力为200mpa，得到生坯。
[0035]
s5:将所述生坯在真空炉中烧结，保持真空度约10-3
mpa，升温速率5℃/min，在低温400℃保温1h后，继续升温到1650℃烧结2h，随炉冷却获得多孔mosi2/sic复合材料。
[0036]
经孔隙率测定获得该多孔复合材料的孔隙率为40％。
[0037]
实施例2
[0038]
s1:将钼基体mosi2涂层表面加热到1000℃，用高压水冲击涂层表面迅速降温，高压水枪压力为30mpa，重复加热冲击5次后，涂层完全从基体剥离，收集获得mosi2废料；
[0039]
s2:将所述mosi2废料依次采用去离子水和酒精清洗20min，之后于烘箱内干燥，设定烘箱温度为60℃，时间为2h，将干燥后的废mosi2涂层破碎，过300目筛获得mosi2粉末；
[0040]
s3:称取mosi2粉末90g、sic粉末10g、nh4hco310g，混合，并加入氧化锆球300g，球磨15h后，获得混合粉末；
[0041]
s4:将所述混合粉末含有3g硬脂酸的酒精溶液混合均匀，于真空干燥箱60℃保温2h后，取部分粉末模压成型，模压压力为150mpa，得到生坯。
[0042]
s5:将所述生坯在真空炉中烧结，保持真空度约10-3
mpa，升温速率5℃/min，在低温400℃保温1h后，继续升温到1700℃烧结2h，随炉冷却获得多孔mosi2/sic复合材料。
[0043]
经孔隙率测定获得该多孔复合材料的孔隙率为45％，并将该多孔复合材料进行扫描电镜检测，获得的多孔复合材料孔隙形貌图如图1所示。
[0044]
实施例3
[0045]
s1:将钼基体mosi2涂层表面加热到800℃，用高压水冲击涂层表面迅速降温，高压水枪压力为50mpa，重复加热冲击5次后，涂层完全从基体剥离，收集获得mosi2废料；
[0046]
s2:将所述mosi2废料依次采用去离子水和酒精清洗20min，之后于烘箱内干燥，设定烘箱温度为60℃，时间为3h，将干燥后的废mosi2涂层破碎，过200目筛获得mosi2粉末；
[0047]
s3:称取mosi2粉末80g、sic粉末20g、nh4hco38g，混合，并加入，氧化锆球300g，球磨15h后，获得混合粉末；
[0048]
s4:将所述混合粉末含有3g硬脂酸的酒精溶液混合均匀，于真空干燥箱60℃保温2h后，取部分粉末模压成型，模压压力为300mpa，得到生坯。
[0049]
s5:将所述生坯在真空炉中烧结，保持真空度约10-3
mpa，升温速率5℃/min，在低温400℃保温1h后，继续升温到1700℃烧结2h，随炉冷却获得多孔mosi2/sic复合材料。
[0050]
经孔隙率测定获得该多孔复合材料的孔隙率为35％。
[0051]
实施例4
[0052]
s1:将钼基体mosi2涂层表面加热到800℃，用高压水冲击涂层表面迅速降温，高压水枪压力为50mpa，重复加热冲击5次后，涂层完全从基体剥离，收集获得mosi2废料；
[0053]
s2:将所述mosi2废料依次采用去离子水和酒精清洗20min，之后于烘箱内干燥，设定烘箱温度为60℃，时间为3h，将干燥后的废mosi2涂层破碎，过200目筛获得mosi2粉末；
[0054]
s3:称取mosi2粉末80g、sic粉末20g、nh4hco320g，混合，并加入，氧化锆球300g，球磨15h后，获得混合粉末；
[0055]
s4:将所述混合粉末含有3g硬脂酸的酒精溶液混合均匀，于真空干燥箱60℃保温2h后，取部分粉末模压成型，模压压力为200mpa，得到生坯。
[0056]
s5:将所述生坯在真空炉中烧结，保持真空度约10-3
mpa，升温速率5℃/min，在低温400℃保温1h后，继续升温到1650℃烧结2h，随炉冷却获得多孔mosi2/sic复合材料。
[0057]
经孔隙率测定获得该多孔复合材料的孔隙率为68％。
[0058]
本发明利用简单易行的方法将废旧的涂层材料进行回收，并通过与sic等原料相互配合，经球磨、压模和烧制后获得在高温下具有优异抗氧化性和抗腐蚀性能的多孔复合材料，有望在冶金化工中的分离提纯，以及高温烟气过滤等领域得到广泛应用。
[0059]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。