阅读说明：本技术 一种高纯度、低成本二硅化钼的制备方法 (Preparation method of high-purity and low-cost molybdenum disilicide ) 是由 张洪涛 于 2020-07-31 设计创作，主要内容包括：一种高纯度、低成本二硅化钼的制备方法,将原料三氧化钼、二氧化硅和高纯石墨粉,加入工业干粉成型剂,在混料器中混料,按照1公斤每份放入油压机压制,获得压制块料；将压制块料用500公斤真空无压烧结炉真空烧结,送电抽真空至3Pa,350℃烧结1小时-2小时,1620℃保温,炉内真空度为20Pa-25Pa之间继续升温；1850℃保温10小时-15小时,降温,温度降低1250℃,真空度抽到3Pa-4Pa,保温5小时,硅和钼充分化合,停电降温,得到二硅化钼。以氧化钼为原料,原料成本低廉,且整个工艺合理可控,可以制备出单相高纯度二硅化钼,适合工业化生产。(A preparation method of high-purity low-cost molybdenum disilicide comprises the steps of adding industrial dry powder forming agent into raw materials of molybdenum trioxide, silicon dioxide and high-purity graphite powder, mixing the raw materials in a mixer, and putting 1 kg of the mixture into an oil press for pressing to obtain a pressed block material; vacuum sintering the pressed block material in a 500 kg vacuum pressureless sintering furnace, transmitting power, vacuumizing to 3Pa, sintering at 350 ℃ for 1-2 hours, preserving heat at 1620 ℃, and continuously heating up when the vacuum degree in the furnace is 20-25 Pa; 1850 deg.C maintaining for 10-15 hr, cooling to 1250 deg.C, pumping to 3-4 Pa in vacuum degree, maintaining for 5 hr, fully combining silicon and molybdenum, and stopping power to cool to obtain molybdenum disilicide. The molybdenum oxide is used as a raw material, the cost of the raw material is low, the whole process is reasonable and controllable, single-phase high-purity molybdenum disilicide can be prepared, and the method is suitable for industrial production.)

一种高纯度、低成本二硅化钼的制备方法

技术领域

本发明涉及一种二硅化钼的制备方法，特别涉及一种高纯度、低成本二硅化钼的制备方法。

背景技术

二硅化钼是一种难熔金属硅化物，Mo、Si两原子半径相差不大，故Mo、Si两原子以原子数之比1:2结合形成的MoSi₂具有金属件和共价键共存的特征，因此，MoSi₂具有金属和陶瓷的双重性质，其熔点高、密度低且具有优异的高温抗氧化性能，广泛应用于航空、汽车燃气涡轮机的高温部件、喷管、高温过滤器以及火花塞等领域。

目前，工业上生产二硅化钼粉体是将钼粉和硅粉混合后，在1300℃左右的温度下合金化反应得到的，钼粉成本高，使其生产受到限制。CN 105645416 B公开了一种低成本二硅化钼的生产方法，该方法是以硫化钼和硅粉为原料，直接混匀，在1000-1600℃下焙烧获得的，该方法使用的二硅化钼是中国原生钼矿的主要成分，生产成本较低。但二硅化钼一般纯度不高，因此，在原料阶段就引入了大量杂质，影响产品纯度，无法达到高纯标准。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高纯度、低成本二硅化钼的制备方法，以氧化钼为原料，原料成本低廉，且整个工艺合理可控，可制备出单相高纯度二硅化钼。

本发明的技术方案是：

一种高纯度、低成本二硅化钼的制备方法，其具体步骤如下：

(1)将原料三氧化钼、二氧化硅和高纯石墨粉按照摩尔比1:2:7配料，加入占三氧化钼、二氧化硅和高纯石墨粉总质量1％的工业干粉成型剂，在250升V型混料器中混料，所述三氧化钼粒度为325目，二氧化硅粒度为400目，高纯石墨粒度为325目，混料6个小时以上，获得混合物料；

(2)将步骤(1)获得的混合物料按照1公斤每份，放入500吨油压机压制，压制压力30MPa，每次压制一块，保证致密结合不松散，压制密度≥3.2g/cm³，获得压制块料；

(3)将压制块料用500公斤真空无压烧结炉真空烧结，整个真空烧结过程持续抽真空，每次装料量200公斤；

①第一次升温

打开电源，送电抽空，同时炉体送电升温功率30Kw/h，真空无压烧结炉温度设定350℃，真空度到3Pa，温度到达350℃，保温1小时-2小时，保温时间根据真空度决定，真空度为3Pa-8Pa，目的保证物料潮气排出，以免在高温状态下，物料还原剧烈，物料块体崩裂造成碳还原反应不彻底，残留杂质；

②第二次升温

继续送电升温，真空无压烧结炉温度设定1620℃，持续送电升温功率50Kw/h，1400℃开始发生碳还原反应，炉内真空度降低3Pa-200Pa之间，1620℃持续保温，目的先缓慢还原一部分，防止后续高温集中大量放气反应，真空系统排气不顺畅，硅和钼化合出现崩溅现象，保温时间根据真空度定，当炉内真空度为20Pa-25Pa之间继续升温；

③第三次升温

碳还原反应最佳温度1850℃，真空无压烧结炉温度设定1850℃，功率给到最高110Kw/h，持续升温，保温反应时间10小时-15小时，真空度20Pa-300Pa之间，真空度降低到3Pa-5Pa，说明碳已将三氧化钼和二氧化硅的氧充分还原，调低真空无压烧结炉功率，降温；

④降温合金化反应

将真空无压烧结炉功率降至20Kw/h，温度降低1250℃，以保证硅和钼充分化合反应，避免硅元素挥发，保证二硅化钼合金化程度，1250℃，真空度抽到3Pa-4Pa，保温5小时，硅和钼充分化合，停电降温，得到二硅化钼。

进一步的，三氧化钼纯度99.5％，二氧化硅纯度99.8％，高纯石墨纯度99.99％。

进一步的，V型混料器混料时，每次投料量为100公斤。

进一步的，所述工业干粉成型剂为羧甲基纤维素，高温烧制蒸发掉，不残留杂质。

本发明的有益效果：

本发明以三氧化钼、二氧化硅为原料，原料易得，成本低廉，以高纯石墨粉为还原剂，经过三阶段加热保温，还原三氧化钼、二氧化硅，原料还原度好，在经过降温烧结，获得纯相二硅化钼，产品纯度高，且整个工艺合理可控，生产出的二硅化钼合金化程度可以达到100％，适合工业化生产。

附图说明

图1是本发明二硅化钼的X射线衍射图谱；

图2是本发明二硅化钼的粒度分布报告；

图3是本发明二硅化钼的实物图。

具体实施方式

实施例1

(1)将原料三氧化钼41.34公斤、二氧化硅34.51公斤和高纯石墨粉24.15公斤，加入羧甲基纤维素1公斤，在250升V型混料器中混料，所述三氧化钼纯度99.5％、粒度为325目，二氧化硅纯度为99.8％、粒度为400目，高纯石墨纯度为99.99％、粒度为325目，混料6.5小时，获得混合物料；

(2)将步骤(1)获得的混合物料按照1公斤每份，放入500吨油压机压制，压制压力30MPa，每次压制一块，保证致密结合不松散，压制密度≥3.2g/cm³，获得压制块料；

(3)将压制块料用500公斤真空无压烧结炉真空烧结，整个真空烧结过程持续抽真空，每次装料量200公斤；

①第一次升温

打开电源，送电抽空，同时炉体送电升温功率30Kw/h，真空无压烧结炉温度设定350℃，真空度到3Pa，温度到达350℃，保温2小时，真空度稳定在3Pa-4Pa之间，继续送电升温；

②第二次升温

真空无压烧结炉温度设定1620℃，持续送电升温功率50Kw/h，1400℃开始炉内真空度变动在3Pa-200Pa之间，1620℃持续保温，当炉内真空度稳定在20-25Pa之间，继续送电升温；③第三次升温

真空无压烧结炉温度设定1850℃，功率给到最高110Kw/h，持续升温，1850℃持续保温，真空度变动在20-300Pa之间，保温反应时间10小时，炉内真空度降低到3-5Pa，调低真空无压烧结炉功率，降温；

④降温合金化反应

将真空无压烧结炉功率降至20Kw/h，温度降低1250℃，在1250℃下，真空度为3Pa-4Pa，保温5小时，停电降温，得到二硅化钼，制粉，得到二硅化钼粉。如图1所示，做XRD衍射分析合金化程度，合金化二硅化钼为100％，如图2所示，采用激光粒度分布测量仪，检测二硅化钼粉料的粒度，D50＝1.523μm。

实施例2

(1)将原料三氧化钼41.34公斤、二氧化硅34.51公斤和高纯石墨粉24.15公斤，加入羧甲基纤维素1公斤，在250升V型混料器中混料，所述三氧化钼纯度99.5％、粒度为325目，二氧化硅纯度为99.8％、粒度为400目，高纯石墨纯度为99.99％、粒度为325目，混料7.5小时，获得混合物料；

(2)将步骤(1)获得的混合物料按照1公斤每份，放入500吨油压机压制，压制压力30MPa，每次压制一块，保证致密结合不松散，压制密度≥3.2g/cm³，获得压制块料；

(3)将压制块料用500公斤真空无压烧结炉真空烧结，整个真空烧结过程持续抽真空，每次装料量200公斤；

①第一次升温

打开电源，送电抽空，同时炉体送电升温功率30Kw/h，真空无压烧结炉温度设定350℃，真空度到3Pa，温度到达350℃，保温1.5小时，真空度稳定在5Pa-6Pa之间，继续送电升温；②第二次升温

真空无压烧结炉温度设定1620℃，持续送电升温功率50Kw/h，1400℃开始炉内真空度变动在3Pa-200Pa之间，1620℃持续保温，当炉内真空度稳定在20-25Pa之间，继续送电升温；③第三次升温

真空无压烧结炉温度设定1850℃，功率给到最高110Kw/h，持续升温，1850℃持续保温，真空度变动在20-300Pa之间，保温反应时间12小时，炉内真空度降低到3-5Pa，调低真空无压烧结炉功率，降温；

④降温合金化反应

将真空无压烧结炉功率降至20Kw/h，温度降低1250℃，在1250℃下，真空度为3Pa-4Pa，保温5小时，停电降温，得到二硅化钼。该二硅化钼的XRD同实施例1，合金化二硅化钼为100％。

实施例3

(1)将原料三氧化钼41.34公斤、二氧化硅34.51公斤和高纯石墨粉24.15公斤，加入羧甲基纤维素1公斤，在250升V型混料器中混料，所述三氧化钼纯度99.5％、粒度为325目，二氧化硅纯度为99.8％、粒度为400目，高纯石墨纯度为99.99％、粒度为325目，混料7小时，获得混合物料；

(2)将步骤(1)获得的混合物料按照1公斤每份，放入500吨油压机压制，压制压力30MPa，每次压制一块，保证致密结合不松散，压制密度≥3.2g/cm³，获得压制块料；

(3)将压制块料用500公斤真空无压烧结炉真空烧结，整个真空烧结过程持续抽真空，每次装料量200公斤；

①第一次升温

打开电源，送电抽空，同时炉体送电升温功率30Kw/h，真空无压烧结炉温度设定350℃，真空度到3Pa，温度到达350℃，保温1小时，真空度稳定在7Pa-8Pa之间，继续送电升温；

②第二次升温

真空无压烧结炉温度设定1620℃，持续送电升温功率50Kw/h，1400℃开始炉内真空度变动在3Pa-200Pa之间，1620℃持续保温，当炉内真空度稳定在20-25Pa之间，继续送电升温；

③第三次升温

真空无压烧结炉温度设定1850℃，功率给到最高110Kw/h，持续升温，1850℃持续保温，真空度变动在20-300Pa之间，保温反应时间15小时，炉内真空度降低到3-5Pa，调低真空无压烧结炉功率，降温；

④降温合金化反应

将真空无压烧结炉功率降至20Kw/h，温度降低1250℃，在1250℃下，真空度为3Pa-4Pa，保温5小时，停电降温，得到二硅化钼。该二硅化钼的XRD同实施例1，合金化二硅化钼为100％。

以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。