一種用晶體硅切割廢料制備碳化硅顆粒增強含硅鋁合金復(fù)合材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于二次資源綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用晶體硅切割廢料中得到碳化硅顆粒增強含硅鋁合金復(fù)合材料的方法，按如下步驟進(jìn)行：首先對晶體切割廢料進(jìn)行酸洗除雜，除去切割廢料中的氧化鐵、金屬雜質(zhì)及少量二氧化硅等，經(jīng)水洗、過濾、烘干等步驟得到粒度范圍在0.5μm-10μm的碳化硅及硅的混合微粉，將碳化硅微粉按復(fù)合材料總質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.5-32.5%的比例、游離硅按復(fù)合材料總質(zhì)量百分比0.2%-9.8%與鋁或鋁合金配比，采用高溫強力攪拌至碳化硅均勻分散及硅粉溶解后，經(jīng)快速凝固處理得到復(fù)合材料。本發(fā)明所使用的碳化硅、硅粉等是工業(yè)生產(chǎn)中的廢料，來源廣泛。本發(fā)明具有強度高、粒度細(xì)、制造成本低等有益效果。
【專利說明】一種用晶體硅切割廢料制備碳化硅顆粒增強含硅鋁合金復(fù)合材料的方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明屬于二次資源綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用晶體硅切割廢料制備碳化硅顆粒增強含硅鋁合金復(fù)合材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)前能源短缺及人們對環(huán)保意識不斷增強的時期，全球太陽能產(chǎn)業(yè)仍以30%的速度發(fā)展，晶體硅做為太陽能產(chǎn)業(yè)中的主體材料之一，正步入高速產(chǎn)業(yè)化的時代，太陽能板所使用的晶體硅片受到成品率及成本等因素的影響，其主流工藝仍然采用以聚乙二醇、碳化硅微粉組成的水性切割液進(jìn)行切片生產(chǎn)，這種工藝由于是鋼絲帶動切割液對硅棒進(jìn)行磨屑，使得硅棒在切割過程中近50%損耗而成為切割廢料漿。由于切割廢料漿中碳化硅的磨損及硅含量的增加而不能滿足切割的要求，目前切割料成為工業(yè)廢料，為了解決廢料的污染及利用的問題，研究人員對此廢料漿進(jìn)行了回收，具有代表性的是中國專利申請CN200710018636.9公開了一種從切割廢砂漿中回收硅粉和碳化硅粉的方法:對切割廢料進(jìn)行固液分離、氣體浮選、液體浮選、重力分選、酸洗及磁力分選等工藝得到，得到粒度范圍主要分布在5-12 μ m的硅及碳化硅粉末。在現(xiàn)有的工藝中，大多數(shù)僅得到硅及碳化硅微粉，而對于這些超細(xì)微粉的利用途徑的開發(fā)報道較少。
[0003]作為具有較高強度、耐磨性及比剛度的碳化硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料在航空航天、軍工產(chǎn)品、軌道交通及機動車輕量化零部件方面得到了長足的發(fā)展，對此材料的研究與開發(fā)自20世紀(jì)七八十年代一直發(fā)展到今天，其工藝路線、技術(shù)水平不斷的提高和完善，特別是碳化硅顆粒增強含硅鋁合金復(fù)合材料在汽車剎車制動盤、發(fā)動機活塞連桿、齒輪箱及導(dǎo)電軌等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
[0004]目前，碳化硅顆粒增強含硅鋁合金復(fù)合材料典型的工藝主要通過粉末冶金進(jìn)行制備，其工藝主要分為兩種:一種是采用快速凝固的工藝，將碳化硅粉末加入伴有高速攪拌的鋁合金液中，通過高速攪拌待碳化硅顆粒均勻分散后，采用快速凝固的工藝直接得到碳化硅顆粒增強含硅鋁合金復(fù)合材料；另外一種工藝是粉末成形法:將碳化硅粉末和200~300目鋁合金粉末均勻混合成型，在電爐中氣體保護(hù)下進(jìn)行高溫處理，在溫度范圍為120~150°C逐漸增加壓力至300-500Mpa得到坯體，在300~400°C、500~670°C分別熱處理得到最終廣品。
[0005]而在制備碳化硅顆粒增強含硅鋁合金復(fù)合材料的現(xiàn)有工藝中，所使用的碳化硅顆粒大、分散性差，制備的復(fù)合材料性能一般，而減小碳化硅的粒徑又會使成本增加；合金中所加的硅純度較低，顆粒較大及在特定的鋁硅合金中還需要配制鋁硅中間合金，在硅的溶解時間、電耗，工藝操作流程等方面成本較高。因此，如能將與碳化硅及硅微粉性質(zhì)類似的晶體硅切割廢料中的兩種微粉用在含硅鋁合金復(fù)合材料的制備上，在降低成本的同時使產(chǎn)品的性能提升，就能夠產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益，這成為目前人們研究發(fā)開的熱點。
[0006]我們本著上述的理念，成功地實現(xiàn)了晶體硅切割廢料中的碳化硅微粉用于鋁基復(fù)合材料，并申請了中國專利(申請?zhí)枮?201310142379.5 )，該申請技術(shù)的要點包括用切割廢料中的碳化硅顆粒增強多種牌號的鋁基合金，切割廢料先后經(jīng)過堿和普通酸的處理，得到碳化硅微粒，采用粉末冶金，通過低溫段和高溫段燒結(jié)成合格的產(chǎn)品，達(dá)到了發(fā)明目的。為了使多晶硅切割廢料中的碳化硅和硅兩種微粉粒能在更多的普通鋁或中間鋁硅合金上得到應(yīng)用，我們又深入研究了切割廢料的處理方法及快速熔融和凝固的冶金方法，
【發(fā)明內(nèi)容】
如下所述。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明主要目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種用晶體硅切割廢料經(jīng)酸洗、配比、快速凝固等工藝制備碳化硅顆粒增強含硅鋁合金復(fù)合材料的方法，實現(xiàn)材料性能提升、縮短制備周期、降低生產(chǎn)成本，并實現(xiàn)二次資源的有效合理利用，減少對環(huán)境的污染。
[0008]實現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案如下:
用晶體硅切割廢料制備碳化硅顆粒增強含硅鋁合金復(fù)合材料的方法，工藝過程如下:對切割廢料依次進(jìn)行I)酸洗除雜，2)過濾、水洗、烘干，3)定量分析切割廢料中碳化硅和硅的含量后，按照產(chǎn)品要求進(jìn)行配比計算，得到所需碳化硅及硅混合粉的用量，4)將碳化硅及硅混合粉與鋁或鋁合金料混合后高溫處理，5)經(jīng)快速凝固工藝得到含硅鋁合金復(fù)合材料，其特征為按照增強碳化硅顆粒及合金中硅含量的要求，選擇切割料中碳化硅及硅的含量適合的粉料作原料，對烘干的碳化硅及硅的混合粉末與鋁或鋁合金粉末以質(zhì)量分?jǐn)?shù)的配比為SiC:S1:鋁或鋁合金= (4.5-32.5)%: (0.2%_9.8)%:余量鋁或鋁合金，進(jìn)行配料，根據(jù)含硅鋁合金中對于硅元素的含量要求，配制Si含量在1%以上的高硅或Si含量在1%以下的低硅鋁合金，所述酸洗除雜為常用酸和氫氟酸依次進(jìn)行酸洗的兩步酸洗除雜工藝，所述高溫處理為將計算配比得到的碳化硅及硅粉加入到熔融的鋁或鋁合金液中并在高溫下進(jìn)行攪拌，使碳化硅 在高溫處理裝置中均勻分散并使硅粉熔解。
[0009]進(jìn)一步:
兩步酸洗除雜工藝是:首先選用不與碳化硅及硅反應(yīng)的普通酸，保證酸洗液中氫離子濃度為c (H+) = (0.01-0.l)mol/L，酸洗液用量與切割廢料體積比為(3_5): 1，酸洗溫度40-500C，酸洗時間1-3小時，攪拌速度100-150轉(zhuǎn)/分鐘進(jìn)行第一步酸洗除雜，待酸洗放熱反應(yīng)結(jié)束后溫度降至室溫時，再加入占酸洗液質(zhì)量百分比1%的氫氟酸，酸洗15-45分鐘，進(jìn)行第二步酸洗除雜。
[0010]選擇含有碳化硅:硅=(55-95)%: (45-5)%的切割廢料作為原料，根據(jù)碳化硅顆粒及合金中硅含量的要求稱取烘干的碳化硅和硅的混合粉末進(jìn)行復(fù)合。
[0011]碳化硅、硅、鋁混合料的高溫處理特征為:在高溫處理裝置中持續(xù)通入氬氣保護(hù)，氬氣流速為10-50mL/min，按照碳化硅及硅加入量保證攪拌時間30-40分鐘，拌溫度為670-750 0C，鋁液中碳化硅均勻分散及硅完全熔解。
[0012]碳化娃粉末烘干時通入IS氣保護(hù)，IS氣流速為50~80mL/min,以I~2°C /min的升溫速率，溫度升至80~90°C，在此溫度下烘干3~4h。
[0013]具體工藝為:
(O晶體硅切割廢料的預(yù)處理:
首先選用不與碳化硅及硅反應(yīng)的常見酸，除去其中金屬雜質(zhì)、氧化物及其它雜質(zhì)，保證酸洗液中氫離子濃度為C (H+) = (0.01-0.l)mol/L，酸洗液用量與切割廢料體積比為(3-5):1,酸洗溫度40-50°C，酸洗時間1-3小時，攪拌速度100-150轉(zhuǎn)/分鐘。待酸洗放熱反應(yīng)結(jié)束后溫度降至室溫時，再加入占酸洗液質(zhì)量百分比1%的氫氟酸，氫氟酸的濃度為0.5%(質(zhì)量百分比)，繼續(xù)酸洗15-45分鐘。
[0014]經(jīng)過常規(guī)過濾、水洗，烘干，在烘干過程中通入氬氣保護(hù)，氬氣流速為50~SOmL/min,以I~2°C /min的升溫速率至80~90°C,在此溫度下烘干3~4h,得到粒度范圍在0.5-10 μ m的碳化硅及硅的混合微粉，即切割廢料中所有粒徑的碳化硅和硅都被回收了。
[0015](2)復(fù)合材料的配比:
具體方法如下:選擇碳化硅:硅= (55-95%): (45-5%)的切割廢料，根據(jù)含硅鋁合金中對于娃兀素的含量要求，配制高娃(Si含量在1%以上)或低娃(Si含量在1%以下)招合金，選擇切割料中碳化硅及硅的含量適合的粉料作原料，按照增強碳化硅顆粒及合金中硅含量的要求稱取鋁或鋁合金的質(zhì)量進(jìn)行復(fù)合。
[0016](3)高溫處理:持續(xù)通入氬氣保護(hù)，氬氣流速為10-50mL/min，將計算得到的粉料與鋁或鋁合金液混合，按照切割粉的加入量保證攪拌時間30-40分鐘至鋁液中碳化硅均勻分散及硅完全熔解，根據(jù)不同含硅鋁合金的凝固特點控制合金熔體的攪拌溫度，攪拌溫度按照T=TL+ Δ T，其中TL表示該鋁合金的液相線溫度，Λ T表示過熱度，過熱度根據(jù)不同含硅鋁合金的凝固特點在30°C _200°C范圍內(nèi)，攪拌溫度控制在670°C _750°C范圍內(nèi)。
[0017](4)快速凝固:對上 述碳化硅顆粒均勻彌散的含硅鋁合金液體通過現(xiàn)有的快速凝固工藝得到碳化硅顆粒增強含硅鋁合金復(fù)合材料。
[0018]經(jīng)本技術(shù)方案處理的晶體硅切割廢料中的碳化硅及硅粉全部得到了回收，其增強的鋁基材料中，碳化硅加入量可以從4.5%增加到32.5%，硅的含量按鋁合金的要求可以從0.2%增加到9.8%。碳化硅、硅及鋁的含量不同，產(chǎn)品不同，但對工藝過程影響不大，不同材料可應(yīng)用于不同的領(lǐng)域；酸洗液的配制不限酸、堿的種類，只要酸度得到保障即可。
[0019]本發(fā)明技術(shù)方案帶來的有益效果
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點及其有益效果是:
1.本發(fā)明所使用的碳化硅及硅微粉來自于晶體硅切割廢料，廢料的處理原理是將雜質(zhì)去掉，留下碳化硅及硅粉末，工藝簡單易行、來源廣泛、價格便宜，充分利用資源，變廢為寶，實現(xiàn)二次資源的合理有效利用。
[0020]2.本發(fā)明最適合于采用的晶體硅切割廢料中的超細(xì)碳化硅及硅顆粒粒度在10 μ m以下，其中主要以I~4 μ m的為主，和傳統(tǒng)碳化硅及硅顆粒相比，具有表面積大、活性高，在高溫下和鋁基粉末的相溶性較好、熱處理所需時間短，大大降低了能源消耗和制造成本；
3.本發(fā)明適應(yīng)性強。根據(jù)產(chǎn)品的性能要求，可將碳化硅及硅的混合微粉以不同配比和鋁或含硅鋁合金進(jìn)行復(fù)合，得到不同性能的碳化硅顆粒增強含硅鋁合金復(fù)合材料。
[0021]【具體實施方式】:
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施范圍不僅僅限于下述的實施例。
[0022]實施例1:
選用碳化硅90%、硅8% (wt%)的晶體硅切割廢料，符合GB/T 1196-2002中的A199.85075為原料進(jìn)行實施。
[0023](I)將切割料進(jìn)行預(yù)處理:酸洗液中氫離子濃度為c(H+)=0.01mol/L，液固比5:1，酸洗溫度40°C，酸洗時間I小時，攪拌速度100轉(zhuǎn)/分鐘。待酸洗放熱反應(yīng)結(jié)束后溫度降至室溫時，再加入占酸洗液質(zhì)量百分比1%的氫氟酸，氫氟酸的濃度為0.5% (質(zhì)量百分比)，繼續(xù)酸洗15分鐘。
[0024]經(jīng)過常規(guī)過濾、水洗，烘干，在烘干過程中通入氬氣保護(hù)，氬氣流速為50mL/min，以1°C/min的升溫速率至80°C，在此溫度下烘干3h，得到粒度范圍在2_7 μ m的混合微粉，其中含碳化娃910g,娃90g,備用。
[0025](2)復(fù)合材料的配比
以上述切割料中碳化硅及硅的含量與鋁進(jìn)行配比，制備碳化硅顆粒增強4043鋁合金復(fù)合材料，計算配比選用910g碳化硅粉、90g硅粉及ISOOg鋁液作為原料。
[0026](3)其高溫處理方法為:
持續(xù)通入氬氣保護(hù)，氬氣流速為10mL/min，采用超聲-磁力攪拌對液體攪拌30分鐘，使碳化硅均勻分散及硅完全熔解，攪拌溫度按照T=TL+ Δ T (其中TL表示該鋁合金的液相線溫度，ΔΤ表示過熱度，過熱度根據(jù)不同含硅鋁合金的凝固特點在30°C _200°C范圍內(nèi))的要求控制液體溫度為750°C。
[0027](4)快速凝固:對上述碳化硅顆粒均勻彌散的含硅鋁合金液體通過現(xiàn)有的快速凝固工藝得到含碳化硅32.5%、含硅5%的碳化硅顆粒增強4043鋁合金復(fù)合材料2800克。
[0028]實施例2:
選用碳化硅95%、硅4% (wt%)的晶體硅切割廢料，符合GB/T 1196-2002中的A199.85075為原料進(jìn)行實施。
[0029](I)將切割料進(jìn)行預(yù)處理:酸洗液中氫離子濃度為c(H+)=0.lmol/L，液固比3:1，酸洗溫度50°C，酸洗時間3小時，攪拌速度150轉(zhuǎn)/分鐘。待酸洗放熱反應(yīng)結(jié)束后溫度降至室溫時，再加入占酸洗液質(zhì)量百分比1%的氫氟酸，氫氟酸的濃度為0.5%(質(zhì)量百分比)，繼續(xù)酸洗20分鐘。
[0030]經(jīng)過常規(guī)過濾、水洗，烘干，在烘干過程中通入氬氣保護(hù)，氬氣流速為80mL/min，以2V /min的升溫速率至90°C，在此溫度下烘干4h，得到粒度范圍在0.5-6 μ m的混合微粉，含碳化娃960g,娃30g,備用。
[0031](2)復(fù)合材料的配比
以上述切割料中碳化硅及硅的含量與鋁進(jìn)行配比，制備碳化硅顆粒增強4043鋁合金復(fù)合材料，計算配比選用960g碳化硅粉、30g硅粉及7500g鋁液作為原料。
[0032](3)其高溫處理方法為:
持續(xù)通入氬氣保護(hù)，氬氣流速為20mL/min，采用機械-超聲攪拌對液體攪拌40分鐘，使碳化硅均勻分散及硅完全熔解，攪拌溫度按照T=TL+ Δ T (其中TL表示該鋁合金的液相線溫度，ΔΤ表示過熱度，過熱度根據(jù)不同含硅鋁合金的凝固特點在30°C _200°C范圍內(nèi))的要求控制液體溫度為670°C。
[0033](4)快速凝固:對上述碳化硅顆粒均勻彌散的含硅鋁合金液體通過現(xiàn)有的快速凝固工藝得到含碳化硅11%，含硅0.4%的碳化硅顆粒增強6063A鋁合金復(fù)合材料8490克。
[0034]實施例3:選用碳化硅95%、硅4% (wt%)的晶體硅切割廢料，符合GB/T 1196-2002中的A199.85075為原料進(jìn)行實施。
[0035](I)將切割料進(jìn)行預(yù)處理:酸洗液中氫離子濃度為c(H+)=0.08mol/L，液固比3:1，酸洗溫度50°C，酸洗時間1.5小時，攪拌速度130轉(zhuǎn)/分鐘。待酸洗放熱反應(yīng)結(jié)束后溫度降至室溫時，再加入占酸洗液質(zhì)量百分比1%的氫氟酸，氫氟酸的濃度為0.5% (質(zhì)量百分比)，繼續(xù)酸洗30分鐘。
[0036]經(jīng)過常規(guī)過濾、水洗，烘干，在烘干過程中通入氬氣保護(hù)，氬氣流速為60mL/min，以2V /min的升溫速率至90°C，在此溫度下烘干3.5h，得到粒度范圍在2_6 μ m的混合微粉，含碳化娃950g,娃40g,備用。
[0037](2)復(fù)合材料的配比
以上述切割料中碳化硅及硅的含量與鋁進(jìn)行配比，制備碳化硅顆粒增強4043鋁合金復(fù)合材料，計算配比選用950g碳化硅粉、40g硅粉及20000g鋁液作為原料。
[0038](3)其高溫處理方法為: 持續(xù)通入氬氣保護(hù)，氬氣流速為30mL/min，采用機械-超聲攪拌對液體攪拌40分鐘，使碳化硅均勻分散及硅完全熔解，攪拌溫度按照T=TL+ Δ T (其中TL表示該鋁合金的液相線溫度，ΔΤ表示過熱度，過熱度根據(jù)不同含硅鋁合金的凝固特點在30°C _200°C范圍內(nèi))的要求控制液體溫度為690°C。
[0039](4)快速凝固:對上述碳化硅顆粒均勻彌散的含硅鋁合金液體通過現(xiàn)有的快速凝固工藝得到含碳化硅4.5%,含硅0.2%的碳化硅顆粒增強6063鋁合金復(fù)合材料20990克。
[0040]實施例4:
選用碳化硅54%、硅44% (wt%)的晶體硅切割廢料，符合GB/T 1196-2002中的A199.85075為原料進(jìn)行實施。
[0041](I)將切割料進(jìn)行預(yù)處理:酸洗液中氫離子濃度為c(H+)=0.04mol/L，液固比4:1，酸洗溫度50°C，酸洗時間2小時，攪拌速度120轉(zhuǎn)/分鐘。待酸洗放熱反應(yīng)結(jié)束后溫度降至室溫時，再加入占酸洗液質(zhì)量百分比1%的氫氟酸，氫氟酸的濃度為0.5% (質(zhì)量百分比)，繼續(xù)酸洗40分鐘。
[0042]經(jīng)過常規(guī)過濾、水洗，烘干，在烘干過程中通入氬氣保護(hù)，氬氣流速為70mL/min，以20C /min的升溫速率至85°C，在此溫度下烘干3.5h，得到粒度范圍在0.5-9μπι的混合微粉，含碳化硅550g，硅450g，備用。
[0043](2)復(fù)合材料的配比
以上述切割料中碳化硅及硅的含量與鋁進(jìn)行配比，制備碳化硅顆粒增強4043鋁合金復(fù)合材料，計算配比選用550g碳化硅粉、450g硅粉及7500g鋁液作為原料。
[0044](3)其高溫處理方法為:
持續(xù)通入氬氣保護(hù)，氬氣流速為40mL/min，采用機械-超聲攪拌對液體攪拌40分鐘，使碳化硅均勻分散及硅完全熔解，攪拌溫度按照T=TL+ Δ T (其中TL表示該鋁合金的液相線溫度，ΔΤ表示過熱度，過熱度根據(jù)不同含硅鋁合金的凝固特點在30°C _200°C范圍內(nèi))的要求控制液體溫度為720°C。
[0045](4)快速凝固:對上述碳化硅顆粒均勻彌散的含硅鋁合金液體通過現(xiàn)有的快速凝固工藝得到含碳化硅7.2%,含硅6%的碳化硅顆粒增強6063鋁合金復(fù)合材料7600克。[0046]實施例5:
選用碳化硅70%、硅28% (wt%)的晶體硅切割廢料，符合GB/T 1196-2002中的A199.85075為原料進(jìn)行實施。
[0047](1)將切割料進(jìn)行預(yù)處理:酸洗液中氫離子濃度為c(H+)=0.02mol/L，液固比4:1，酸洗溫度50°C，酸洗時間2小時，攪拌速度120轉(zhuǎn)/分鐘。待酸洗放熱反應(yīng)結(jié)束后溫度降至室溫時，再加入占酸洗液質(zhì)量百分比1%的氫氟酸，氫氟酸的濃度為0.5% (質(zhì)量百分比)，繼續(xù)酸洗45分鐘。
[0048]經(jīng)過常規(guī)過濾、水洗，烘干，在烘干過程中通入氬氣保護(hù)，氬氣流速為60mL/min，以20C /min的升溫速率至85°C，在此溫度下烘干3.5h，得到粒度范圍在0.8-8μπι的混合微粉，含碳化硅710g，硅280g，備用。
[0049](2)復(fù)合材料的配比
以上述切割料中碳化硅及硅的含量與鋁進(jìn)行配比，制備碳化硅顆粒增強4043鋁合金復(fù)合材料，計算配比選用710g碳化硅粉、280g硅粉及2560g鋁液作為原料。
[0050](3)其高溫處理方法為:
持續(xù)通入氬氣保護(hù)，氬氣流速為50mL/min，采用機械-超聲攪拌對液體攪拌40分鐘，使碳化硅均勻分散及硅完全熔解，攪拌溫度按照T=TL+ Δ T (其中TL表示該鋁合金的液相線溫度，ΔΤ表示過熱度，過熱度根據(jù)不同含硅鋁合金的凝固特點在30°C _200°C范圍內(nèi))的要求控制液體溫度為740°C。
[0051](4)快速凝固:對上述碳化硅顆粒均勻彌散的含硅鋁合金液體通過現(xiàn)有的快速凝固工藝得到含碳化硅20%，含硅9.8%的碳化硅顆粒增強鋁硅合金復(fù)合材料3550克。
【權(quán)利要求】
1.用晶體硅切割廢料制備碳化硅顆粒增強含硅鋁合金復(fù)合材料的方法，工藝過程如下:對切割廢料依次進(jìn)行I)酸洗除雜，2)過濾、水洗、烘干，3)定量分析切割廢料中碳化硅和硅的含量后，按照產(chǎn)品要求進(jìn)行配比計算，得到所需碳化硅及硅混合粉的用量，4)將碳化硅及硅混合粉與鋁或鋁合金料混合后高溫處理，5)經(jīng)快速凝固工藝得到含硅鋁合金復(fù)合材料，其特征為按照增強碳化硅顆粒及合金中硅含量的要求，選擇切割料中碳化硅及硅的含量適合的粉料作原料，對烘干的碳化硅及硅的混合粉末與鋁或鋁合金粉末以質(zhì)量分?jǐn)?shù)的配比為SiC:S1:鋁或鋁合金= (4.5-32.5)%: (0.2%-9.8)%:余量鋁或鋁合金，進(jìn)行配料，根據(jù)含硅鋁合金中對于硅元素的含量要求，配制Si含量在1%以上的高硅或Si含量在1%以下的低硅鋁合金，所述酸洗除雜為常用酸和氫氟酸依次進(jìn)行酸洗的兩步酸洗除雜工藝，所述高溫處理為將計算配比得到的碳化硅及硅粉加入到熔融的鋁或鋁合金液中在高溫下進(jìn)行攪拌，使碳化硅在處理裝置中均勻分散并使硅粉熔解。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用晶體硅切割廢料制備的碳化硅顆粒增強含硅鋁合金復(fù)合材料的方法，其特征為兩步酸洗除雜工藝是:首先選用不與碳化硅及硅反應(yīng)的普通酸，保證酸洗液中氫離子濃度為c(H+) = (0.01-0.l)mol/L，酸洗液用量與切割廢料體積比為(3-5):1,酸洗溫度40-50°C，酸洗時間1-3小時，攪拌速度100-150轉(zhuǎn)/分鐘進(jìn)行第一步酸洗除雜，待酸洗放熱反應(yīng)結(jié)束后溫度降至室溫時，再加入占酸洗液質(zhì)量百分比1%的氫氟酸，酸洗15-45分鐘，進(jìn)行第二步酸洗除雜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用晶體硅切割廢料制備的碳化硅顆粒增強含硅鋁合金復(fù)合材科的方法，其特征為選擇含有碳化硅:硅=(55-95)%: (45-5)%的切割廢料作為原料，根據(jù)碳化硅顆粒及合金中硅含量的要求稱取烘干的碳化硅和硅的混合粉末進(jìn)行復(fù)合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用晶體硅切割廢料制備的碳化硅顆粒增強含硅鋁合金復(fù)合材料的方法，其特征為:在處理裝置中持續(xù)通入氬氣保護(hù)下，對碳化硅、硅、鋁的混合料進(jìn)行高溫處理，氬氣流速為10-50mL/min，按照碳化硅及硅加入量保證攪拌時間30-40分鐘，攪拌溫度為670-750°C，鋁液中碳化硅均勻分散及硅完全熔解。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用 晶體硅切割廢料制備的碳化硅顆粒增強含硅鋁合金復(fù)合材料的方法，其特征為碳化娃粉末烘干時通入IS氣保護(hù)，気氣流速為50~80mL/min,以I~2V /min的升溫速率至80~90°C，在此溫度下烘干3~4h。
【文檔編號】C22C1/10GK103667750SQ201310390694
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月2日
【發(fā)明者】郭菁 申請人:新疆眾和股份有限公司