一种碳化硅球的制作方法

摘要

本发明属于研磨材料的制备，特别是指一种碳化硅球的制作方法，该碳化硅球主要用于对碳化硅陶瓷用超细超纯粉体进行无污染研磨。包括选料，破碎、整形，挤压、碾揉，筛分，磁选，自研磨，清洗、烘干等工艺步骤。本发明解决了现有技术存在的生产成本高、对产品污染大的技术难题，具有所制备的产品对产品污染小、生产成本低、各项指标优于现有碳化硅研磨球等优点。

权利要求

1.一种碳化硅球的制作方法，其特征在于包括如下工艺步骤：A、选料：选用以石英砂和石油焦或石英砂和白煤中的一种混合物为原料，用功率不低于20000KW的电阻炉冶炼所生产的碳化硅为原料，从上述原料中提取碳化硅的质量百分含3

量>99％、单颗粒密度≥3.0g/cm、颗粒直径为5-10mm的碳化硅颗粒砂；

B、破碎、整形：选用高速巴马克式整形机将步骤A中的碳化硅颗粒砂反复冲击磨擦2-3次；

C、挤压、碾揉：将步骤B中破碎整形好的碳化硅颗粒砂用行星式轮碾机进行机械挤压和碾揉，制成外形为四方圆形或六方圆形的颗粒砂，所述的颗粒砂5-0.5mm的堆积密度3

>2.0g/cm；

D、筛分：对步骤C中制备的颗粒筛分，去除直径小于0.5mm的颗粒砂；

E、磁选：采用磁选去除步骤D制备的颗粒砂中的铁和其它磁性物；

F、自研磨：将步骤E制备的磁选后的颗粒料置于高能湿法搅拌磨内进行20-25小时的不剪碎式自研磨，制成外形呈圆土豆形或圆形的碳化硅球；

G、清洗、烘干：将步骤E中制备的碳化硅球清洗、烘干。

2.根据权利要求1所述的碳化硅球的制作方法，其特征在于还包括一步骤H，是将步骤G中烘干后的碳化硅球进行干洗，去除碳化硅球表面的杂质。

3.根据权利要求1所述的碳化硅球的制作方法，其特征在于所述的步骤B中高速巴马克式整形机的叶轮直径400mm，转速2200-2600转/分。

4.根据权利要求1所述的碳化硅球的制作方法，其特征在于所述的步骤C中行星式轮碾机的碾盘规格∮2700×450/毫米，装料量1600公斤，碾轮规格∮800×300/毫米，电机功率为30千瓦。

5.根据权利要求1所述的碳化硅球的制作方法，其特征在于所述的步骤E中磁选选用磁选机。

6.根据权利要求1或5中任一项所述的碳化硅球的制作方法，其特征在于所述的步骤E中磁选选用磁通量大于18000高斯的强磁选机。

7.根据权利要求1所述的碳化硅球的制作方法，其特征在于所述的步骤F中搅拌盘转速为800转/分。

8.根据权利要求1所述的碳化硅球的制作方法，其特征在于所述的步骤G中的清洗是通过注水对碳化硅球表面进行，冲洗后排放含有杂质的水。

9.根据权利要求2所述的碳化硅球的制作方法，其特征在于所述的步骤H中是采用清吹机烘干后的碳化硅球进行表面干洗，去除碳化硅球表面的杂质。

说明书

一种碳化硅球的制作方法

技术领域

[0001] 本发明属于研磨材料的制备，特别是指一种碳化硅球的制作方法，该碳化硅球主要用于对碳化硅陶瓷用超细超纯粉体进行无污染研磨。

背景技术

[0002] 随着碳化硅陶瓷的应用范围不断扩大,用于制备高密度碳化硅陶瓷技术粉体的需求也日益增强,尤其是对无压烧结碳化硅陶瓷用亚微米粉体的需求尤为迫切。

[0003] 目前世界范围内对亚微米产品的获取,大都采用成本相对较低廉的高能球磨的机械研磨方式,其中研磨介质有两种：一是对其产品有很大污染的钢球,这种生产方式所带来的后果就是增加了后期化学除铁工序,进而会产生一系列生产和环保问题，为解决这些问题会增加各项成本。二是采用对碳化硅无污染的高纯度碳化硅研磨介质，即用无压烧结方法制作的碳化硅陶瓷球来对碳化硅粉体进行无污染化超细研磨，这种方法虽简单、无污染且免后期除铁工艺，但由于碳化硅陶瓷球的价格非常昂贵，由于其生产成本高，大多数生产企业无法接受。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种生产成本低廉的碳化硅球的制作方法，使碳化硅粉体的超细研磨实现无污染化操作。

[0005] 本发明的整体技术构思是：

[0006] 一种碳化硅球的制作方法，包括如下工艺步骤：

[0007] A、选料：选用以石英砂和石油焦或石英砂和白煤中的一种混合物为原料，用功率不低于20000KW的电阻炉冶炼所生产的碳化硅为原料，从上述原料中提取碳化硅的质量百3
分含量>99％、单颗粒密度≥3.0g/cm、颗粒直径为5-10mm的碳化硅颗粒砂；

[0008] B、破碎、整形：选用高速巴马克式整形机将步骤A中的碳化硅颗粒砂反复冲击磨擦2-3次；

[0009] C、挤压、碾揉：将步骤B中破碎整形好的碳化硅颗粒砂用行星式轮碾机进行机械挤压和碾揉，制成外形为四方圆形或六方圆形的颗粒砂，所述的颗粒砂5-0.5mm的堆积密3
度>2.0g/cm；

[0010] D、筛分：对步骤C中制备的颗粒筛分，去除直径小于0.5mm的颗粒砂；

[0011] 筛除部分可作为耐火材料用碳化硅粉的研磨原料或作为耐火材料用0.5mm规格的碳化硅砂直接使用。

[0012] E、磁选：采用磁选去除步骤D制备的颗粒砂中的铁和其它磁性物；

[0013] F、自研磨：将步骤E制备的磁选后的颗粒料置于高能湿法搅拌磨内进行20-25小时的不剪碎式自研磨，制成外形呈圆土豆形或圆形的碳化硅球；

[0014] G、清洗、烘干：将步骤E中制备的碳化硅球清洗、烘干。

[0015] 因为功率为20000KW以上电阻炉冶炼生产碳化硅冶炼时间长、温度高，既可使杂质充分排溢又可使碳化硅晶体的结合达到高致密，从而可选出用于制作碳化硅球的高纯高致密砂粒，因目前碳化硅砂的加工最后一道工艺就是巴马克整形机的破碎和整形，而客观上在巴马克整形机反复破碎中有一部份达到破碎极限、被反复整形而最终不能破碎的3，
5-10mm的颗粒砂，这部份颗粒的碳化硅的质量百分含量>99％，单颗粒密度≥3.0g/cm ，已达到了制作碳化硅球的基本要求，出于原料来源广泛、制作成本低廉的考虑，选用碳化硅的
3
质量百分含量>99％、单颗粒密度≥3.0g/cm、颗粒直径为5-10mm的碳化硅颗粒砂。

[0016] 本发明的具体技术构思还有：

[0017] 为更为彻底地去除碳化硅球表面的杂质，优选的技术方案是，碳化硅球的制作方法中还包括一步骤H，是将步骤G中烘干后的碳化硅球进行干洗，去除碳化硅球表面的杂质。

[0018] 为满足对于步骤B中破碎整形的要求，进一步把其中相对较低密度的颗粒击碎以便排除，并通过高速磨擦过程使得超硬且不能被击碎颗粒达到进一步整形的目的，优选的技术方案是，步骤B中高速巴马克式整形机选用轮盘直径400mm，转速2200-2600转/分。

[0019] 为进一步达到挤压和碾揉的效果，通过碳化硅颗粒砂之间的强力相互磨擦使其进一步规则，优选的实施方案是，所述的步骤C中行星式轮碾机的碾盘规格∮2700×450/毫米，装料量1600公斤，碾轮规格∮800×300/毫米，电机功率为30千瓦。

[0020] 优选且较为常见的实施方式是，所述的步骤E中磁选选用磁选机。

[0021] 为对碳化硅颗粒砂中的铁和磁性物进行有效去除，优选的实施方式是，所述的步骤E中磁选选用磁通量大于18000高斯的强磁选机。

[0022] 为保证自研磨的技术效果，优选的技术方案是，所述的步骤F中搅拌盘转速为800转/分。在步骤F的研磨过程因有水的循环，颗粒表面杂质经磨擦、脱落后进入水中，所以自研磨过程也是颗粒除杂过程，经20-25小时自研磨即可经目测成为圆土豆形或圆形碳化硅球。

[0023] 为进一步地去除碳化硅球表面的杂质，优选的实施方式是，所述的步骤G中的清洗是通过注水对碳化硅球表面进行，冲洗后排放含有杂质的水。

[0024] 更为优选的实施方式是，所述的步骤H中是采用清吹机烘干后的碳化硅球进行表面干洗，去除碳化硅球表面的杂质。

[0025] 本发明所取得的实质性特点和显著的技术进步在于：

[0026] 1、用本发明方法制作出的碳化硅球经由申请人进行的对比试验后表明，作为高能搅拌球磨机的磨介所生产的亚微米碳化硅粉体不但可免除由于金属污染所造成的后期化学处理，进而做到无污染研磨，而且可使产品的最终粒度达到平均粒径0.35um。各项指标优于市售无压烧结碳化硅研磨球。

[0027] 2、采用本申请的方法所制备的碳化硅研磨球与现有市售无压烧结碳化硅研磨介质相比具有有极高的性价比，应用后可大大降低亚微米碳化硅粉体的研磨成本(无压烧结碳化硅研磨球的市售价格按粒度不同为20-40万元/吨，而采用本申请的方法所制备的碳化硅研磨球售价为2-3万元/吨)。

具体实施方式

[0028] 以下结合实施例对本发明做进一步描述，但不作为对本发明的限定，本发明的保护范围以权利要求记载的内容为准，任何依据说明书作出的等效技术手段替换，均不脱离本发明的保护范围。

[0029] 实施例1

[0030] A、选料：选用以石英砂和石油焦的混合物为原料，用功率不低于20000KW的电阻炉冶炼所生产的碳化硅为原料，从上述原料中提取碳化硅的质量百分含量>99％、单颗粒密3
度≥3.0g/cm、颗粒直径为5-6mm的碳化硅颗粒砂；

[0031] B、破碎、整形：选用高速巴马克式整形机将步骤A中的碳化硅颗粒砂反复冲击磨擦2次；

[0032] C、挤压、碾揉：将步骤B中破碎整形好的碳化硅颗粒砂用行星式轮碾机进行机械挤压和碾揉，制成外形为四方圆形或六方圆形的颗粒砂，所述的颗粒砂5-0.5mm的堆积密3
度>2.0g/cm；

[0033] D、筛分：对步骤C中制备的颗粒筛分，去除直径小于0.5mm的颗粒砂；

[0034] E、磁选：采用磁选去除步骤D制备的颗粒砂中的铁和其它磁性物；

[0035] F、自研磨：将步骤E制备的磁选后的颗粒料置于高能湿法搅拌磨内进行20-25小时的不剪碎式自研磨，制成目测外形呈圆土豆形或圆形的碳化硅球；

[0036] G、清洗、烘干：将步骤E中制备的碳化硅球清洗、烘干。

[0037] 碳化硅球的制作方法中还包括一步骤H，是将步骤G中烘干后的碳化硅球进行干洗，去除碳化硅球表面的杂质。

[0038] 步骤B中高速巴马克式整形机选用叶轮直径400mm，转速2200-2600转/分。

[0039] 所述的步骤C中行星式轮碾机的碾盘规格∮2700×450/毫米，装料量1600公斤，碾轮规格∮800×300/毫米，电机功率为30千瓦。

[0040] 步骤E中磁选选用磁通量大于18000高斯的强磁选机。

[0041] 所述的步骤F中搅拌盘转速为800转/分。在步骤F的研磨过程因有水的循环，颗粒表面杂质经磨擦、脱落后进入水中，所以自研磨过程也是颗粒除杂过程。

[0042] 所述的步骤G中的清洗是通过注水对碳化硅球表面进行，冲洗后排放含有杂质的水。

[0043] 所述的步骤H中是采用清吹机烘干后的碳化硅球进行表面干洗，去除碳化硅球表面的杂质。

[0044] 实施例2

[0045] 本实施例与实施例1的区别在于：

[0046] A、选料：选用以石英砂和石油焦的混合物为原料，用功率不低于20000KW的电阻炉冶炼所生产的碳化硅为原料，从上述原料中提取碳化硅的质量百分含量>99％、单颗粒密3
度≥3.0g/cm、颗粒直径为8-10mm的碳化硅颗粒砂；

[0047] B、破碎、整形：选用高速巴马克式整形机将步骤A中的碳化硅颗粒砂反复冲击磨擦3次；

[0048] F、自研磨：将步骤E制备的磁选后的颗粒料置于高能湿法搅拌磨内进行25小时的不剪碎式自研磨，制成外形呈圆土豆形或圆形的碳化硅球；

[0049] 其余内容同实施例1。

[0050] 实施例3

[0051] 本实施例与实施例1的区别在于：

[0052] A、选料：选用以石英砂和白煤的混合物为原料，用功率不低于20000KW的电阻炉冶炼所生产的碳化硅为原料，从上述原料中提取碳化硅的质量百分含量>99％、单颗粒密度3
≥3.0g/cm、颗粒直径为5-6mm的碳化硅颗粒砂；

[0053] B、破碎、整形：选用高速巴马克式整形机将步骤A中的碳化硅颗粒砂反复冲击磨擦2次；

[0054] F、自研磨：将步骤E制备的磁选后的颗粒料置于高能湿法搅拌磨内进行20小时的不剪碎式自研磨，制成目测外形呈圆土豆形或圆形的碳化硅球；

[0055] 其余内容同实施例1。

[0056] 实施例4

[0057] 本实施例与实施例2的区别在于：

[0058] A、选料：选用以石英砂和白煤的混合物为原料，用功率不低于20000KW的电阻炉冶炼所生产的碳化硅为原料，从上述原料中提取碳化硅的质量百分含量>99％、单颗粒密度3
≥3.0g/cm、颗粒直径为5mm的碳化硅颗粒砂；

[0059] B、破碎、整形：选用高速巴马克式整形机将步骤A中的碳化硅颗粒砂反复冲击磨擦3次；

[0060] C、挤压、碾揉：将步骤B中破碎整形好的碳化硅颗粒砂用行星式轮碾机进行机械挤压和碾揉，制成外形为四方圆形或六方圆形的颗粒砂，所述的颗粒砂5-0.5mm的堆积密3
度>2.0g/cm；

[0061] F、自研磨：将步骤E制备的磁选后的颗粒料置于高能湿法搅拌磨内进行25小时的不剪碎式自研磨，制成目测外形呈圆土豆形或圆形的碳化硅球；

[0062] 其余内容同实施例2。

[0063] 实施例5

[0064] 本实施例与实施例1的区别在于：

[0065] A、选料：选用以石英砂和石油焦的混合物为原料，用功率不低于20000KW的电阻炉冶炼所生产的碳化硅为原料，从上述原料中提取碳化硅的质量百分含量>99％、单颗粒密3
度≥3.0g/cm、颗粒直径为6-9mm的碳化硅颗粒砂；

[0066] B、破碎、整形：选用高速巴马克式整形机将步骤A中的碳化硅颗粒砂反复冲击磨擦3次；

[0067] F、自研磨：将步骤E制备的磁选后的颗粒料置于高能湿法搅拌磨内进行22小时的不剪碎式自研磨，制成目测外形呈圆土豆形或圆形的碳化硅球；

[0068] 其余内容同实施例1。

[0069] 实施例6

[0070] 本实施例与实施例1的区别在于：

[0071] A、选料：选用以石英砂和白煤的混合物为原料，用功率不低于20000KW的电阻炉冶炼所生产的碳化硅为原料，从上述原料中提取碳化硅的质量百分含量>99％、单颗粒密度3
≥3.0g/cm、颗粒直径为5mm的碳化硅颗粒砂；

[0072] B、破碎、整形：选用高速巴马克式整形机将步骤A中的碳化硅颗粒砂反复冲击磨擦2次；