一種稀土綠碳化硅及其用途和稀土綠碳化硅磨料磨具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種稀土綠碳化硅及其用途和稀土綠碳化硅磨料磨具?，F(xiàn)有的綠碳化硅的硬度和韌性度較低，用作磨料其磨削和切割能力弱，易破碎，回收價值低。而現(xiàn)有的稀土鈰碳化硅顏色較差，商品的品質(zhì)和性能不穩(wěn)定并難以衡量。本發(fā)明的稀土綠碳化硅，其含有微量的稀土元素氯化物。其品質(zhì)性能易于衡量、外觀顏色接近普通綠碳化硅，性能和使用價值優(yōu)于普通綠碳化硅和稀土鈰碳化硅。該稀土綠碳化硅用作磨料，其顯微硬度、韌性度顯著提高，磨削切割性能大幅度提高。本發(fā)明的稀土綠碳化硅用于制造陶瓷材料，具有優(yōu)良的機械和耐蝕性能。以本發(fā)明的稀土綠碳化硅制成的稀土綠碳化硅磨具有更優(yōu)良的磨削性能。
【專利說明】一種稀土綠碳化硅及其用途和稀土綠碳化硅磨料磨具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無機固體材料工業(yè)領(lǐng)域，屬于碳化硅材料技術(shù)，特別是一種高韌性、高硬度、耐磨削、耐腐蝕、耐高溫的稀土綠碳化硅材料技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]碳化硅作為一種重要的無機固體材料，廣泛應(yīng)用于磨具磨料、鋼鐵和有色金屬冶金、陶瓷耐火材料、化工等領(lǐng)域，年消耗量超過百萬噸。商品碳化硅分為黑碳化硅和綠碳化硅兩種，都是采用硅石和含碳還原劑(石油焦、石墨粉、無煙煤、木炭等)混合作原料在高溫下冶煉生成。其中，綠碳化硅的冶煉需要在原料中添加適量的工業(yè)鹽，或者采用純度很高的硅石、含碳還原劑冶煉才能獲得。
[0003]碳化硅具有高硬度、自刃性、較高的機械強度，這使其成為用于磨削、切割的最重要的磨料之一。相比黑碳化硅，綠碳化硅純度高、質(zhì)量好、切割性能優(yōu)越，顏色純凈，難以摻雜，近年來被廣泛用于半導(dǎo)體和太陽能晶體硅的切割領(lǐng)域，年用量已接近50萬噸。然而，綠碳化硅應(yīng)用于光伏硅晶體切割中經(jīng)常會發(fā)生由晶體中的硬點導(dǎo)致的切割異常，并且切割成本也較高，切割后的碳化硅回收后再利用性能不佳。原因在于，硅晶體中有同樣硬度的碳化硅硬點雜質(zhì)會影響到切割，以及綠碳化硅的韌性較差、易于破碎，切割中顆粒迅速變凸變小，切割力變?nèi)酢?br> [0004]1973年，鄭州磨料磨具磨削研究所開發(fā)出了一種新型碳化硅，命名為鈰碳化硅，它是在無鹽的綠碳化硅原料中，添加微量的氧化鈰，經(jīng)冶煉獲得。鈰碳化硅的硬度和韌性較綠碳化硅高，作為磨料磨具原料比綠碳化硅具有更好的磨削性能，最高可提高磨削效率一倍以上，并能降低對磨削對象的損傷。1978年和1985年，國家有關(guān)部門先后兩度召開會議推廣鈰碳化硅。然而，由于鈰碳化硅外觀顏色和綠碳化硅差異較大，而和黑碳化硅或劣質(zhì)綠碳化硅接近，容易被認為摻有黑碳化硅或其他雜質(zhì)，而黑碳化硅純度低、成本低，市場上銷售的鈰碳化硅產(chǎn)品在質(zhì)量控制上難以得到保障，其加工后的分級產(chǎn)品也因適用范圍窄而銷售不暢，使得鈰碳化硅難以被市場接受，自90年代以后就逐漸被綠碳化硅和普通黑碳化硅淘汰。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的之一是克服現(xiàn)有的綠碳化硅硬度偏低、韌性低的缺陷，提供磨削和切割性能更好、同時又與黑碳化硅有嚴格外觀區(qū)分的新型稀土綠碳化硅。本發(fā)明的再一個目的是提供這種新型稀土綠碳化硅的制造方法，和這種新型稀土綠碳化硅的用于磨削和切割的磨料的用途，以及制作碳化硅陶瓷材料、氮化硅結(jié)合碳化硅材料的用途。本發(fā)明的另一個目的是提供一種稀土綠碳化硅磨具，具有更優(yōu)良的磨削性能。本發(fā)明的目的是按下述方案實現(xiàn)的 。
[0006]本發(fā)明提供了一種稀土綠碳化硅，含有0.01-%的以硅化稀土和碳化稀土形式存在的以下一組稀土元素中的至少一種元素:鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥，其特征是，還含有微量的該稀土元素的氯化物。其中，所述的微量的稀土元素氯化物的氯含量低于0.2%，并優(yōu)選為0.0l~999ppm，和進一步優(yōu)選為0.01~500ppm。其中，本發(fā)明所述的微量的稀土元素氯化物緊密地結(jié)合在稀土綠碳化硅的晶粒上或晶粒的晶相中并宏觀上相對均勻地分布，因而使得所述的微量的稀土元素氯化物不能通過對所述的稀土綠碳化硅的晶粒的表面清洗或多級粉碎后清洗所完全清除。
[0007]根據(jù)本發(fā)明，所述的稀土碳化硅中含有的稀土元素除了以上述的微量稀土氯化物形式存在外，主要以硅化稀土或碳化稀土的形式或物相存在并結(jié)合在碳化硅晶粒中。以摩爾含量衡量，稀土元素的量，高出氯元素量的5倍以上,一般可高出10倍至1000倍,甚至10萬倍。例如，對于本發(fā)明的含有稀土鑭、鈰的鑭鈰綠碳化硅，其含有的鑭、鈰主要以硅化鑭、碳化鑭和硅化鈰、碳化鈰形式存在。
[0008]本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，含有微量稀土氯化物的稀土綠碳化硅，較普通的完全不含氯元素的稀土綠碳化硅，具有更優(yōu)良的綠色外觀，使其顏色類同于普通綠碳化硅，和/或具有更高的晶粒密度、晶粒具有更少的晶界和缺陷密度，以及更高的硬度，更強的韌性，更高的抗壓和機械強度，和更優(yōu)良的耐高溫、耐腐蝕性能、更好的高溫?zé)Y(jié)性能。
[0009]本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，含有微量稀土氯化物的稀土綠碳化硅，其稀土氯化物含量的高低，能夠指示所述的稀土綠碳化硅的品質(zhì)和性能的相對優(yōu)劣:稀土氯化物的含量越低，所述的稀土綠碳化硅的品質(zhì)和性能越好，而稀土氯化物的含量越高，所述的稀土綠碳化硅的品質(zhì)和性能越差。因此，含有微量的稀土氯化物的稀土綠碳化硅，可以通過測定其氯化物或氯的含量，來監(jiān)測和控制其質(zhì)量，從而極大地提高其工業(yè)應(yīng)用的價值。
[0010]本發(fā)明還提供了含有微量稀土氯化物的稀土綠碳化硅的制造方法，包括:按照以下化學(xué)反應(yīng)式:Si02+3C——> SiC+2C0，將符合該化學(xué)反應(yīng)式的質(zhì)量配比的含二氧化硅的原料和含碳的原料，和適量的含稀土的原料，以及適量的含氯的鹽混合成混合配料，將該混合配料置于電阻式碳化硅冶煉爐中進行高溫冶煉，冷卻后取下電阻加熱器周圍的綠碳化硅，經(jīng)過或不經(jīng)破碎、清洗、干燥，即獲得本發(fā)明的含有微量稀土氯化物的稀土綠碳化硅。
[0011]本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，采用較高的冶煉溫度，或者離開電阻加熱器較近的位置，所獲得的含有微量稀土氯化物的稀土綠碳化硅，其含氯量更低，甚至在Ippm以下。
[0012]根據(jù)本發(fā)明所述的稀土綠碳化硅的制造方法，其中，所述的含稀土的原料可以是任意的稀土或其化合物，例如，稀土金屬、稀土氧化物、稀土碳酸鹽、稀土氯化物，等等。
[0013]根據(jù)本發(fā)明所述的稀土綠碳化硅的制造方法，其中，所述的含氯的鹽可以是氯鹽，例如氯化鈉、氯化鈣，或氯酸鹽類，例如高氯酸鈉、高氯酸鉀。例如，稀土金屬、稀土氧化物、稀土碳酸鹽、稀土氯化物，等等。
[0014]具體地，根據(jù)本發(fā)明的稀土綠碳化硅的一種制造方法是，將適當(dāng)比例的硅石、石油焦等含碳物質(zhì)，以及適量的工業(yè)鹽，連同適量稀土氧化物，共同混合，置于碳化硅電阻冶煉爐內(nèi)，通電加熱，持續(xù)冶煉適當(dāng)時間，然后冷卻、取出獲得的綠色碳化硅，即為本發(fā)明的稀土綠碳化硅。冶煉的時間根據(jù)爐體結(jié)構(gòu) 、功率和裝料量而不同，通常需要6~160小時，使混合原料加熱到1600~2000°C或者更高，并維持一段時間。
[0015]本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的含微量氯的稀土綠碳化硅，由于具有相對于普通黑碳化硅、綠碳化硅、甚至普通稀土綠碳化硅更高的硬度、韌性和刃性，及高溫穩(wěn)定性，適合用作磨料。例如，將本發(fā)明的稀土綠碳化硅用作制造磨輪、磨具、磨削刀具上固著的磨料，或者，砂布上的涂覆磨料，或者，用作磨削或切割中使用的游離磨料，包括干磨料或者分散液懸浮磨料。后者的一個具體用途是，將本發(fā)明的稀土綠碳化硅配制成線切割懸浮砂漿、用于切割晶體硅片。其具有高于普通碳化硅的硬度，使其切割硅晶片時，能夠避免硅晶體中的碳化硅硬點對切割的不良影響，并且切割效率更高。
[0016]本發(fā)明發(fā)現(xiàn)，由于具有較好的機械強度和高溫?zé)Y(jié)性能，本發(fā)明的稀土綠碳化硅也適用于制造陶瓷材料。例如，將本發(fā)明的稀土綠碳化硅用于制造碳化硅陶瓷材料，將稀土綠碳化硅制成微粉后成型、經(jīng)過常壓燒結(jié)制成稀土綠碳化硅陶瓷；或制成耐火陶瓷材料，如碳化硅耐火磚、碳化硅棚板、碳化硅窯具、碳化硅噴嘴(包括磨料噴嘴、高溫漿液噴嘴)；或制成高溫耐腐蝕陶瓷材料，如電解鋁槽用的碳化硅耐蝕磚，等等。又例如，采用本發(fā)明的稀土綠碳化硅制造氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷。采用本發(fā)明的稀土綠碳化硅制成的陶瓷材料，具有高的斷裂強度和良好的燒結(jié)性能。
[0017]本發(fā)明還提供了一種稀土綠碳化硅磨具，由基材，和固著在基材上的磨料構(gòu)成，其中，磨料包含有本發(fā)明的含微量稀土氯化物的稀土綠碳化硅，其中，所述的稀土綠碳化硅含有總量為0.01~3 %的以硅化物和碳化物形式存在的以下一組稀土元素中的至少一種:鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥；其中，稀土綠碳化硅磨料可以采用燒結(jié)、粘結(jié)、電鍍、包埋、涂布等方法固著在基材上。依據(jù)基材形狀和材質(zhì)等方面的不同，該稀土綠碳化硅磨具可以分為磨砂輪、砂紙、磨削刀具等不同的磨具。所述的“固著”，包括固結(jié)固著和涂附固著。
[0018]以下結(jié)合【具體實施方式】進一步說明本發(fā)明。
【具體實施方式】
[0019] 實施例1，一種含微量氯的稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為
0.5%，稀土元素為任取自以下一組元素中的至少一種:鈧、釔、鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為I~lOOppm。
[0020]實施例2，一種稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為0.01%，稀土元素為任取自以下一組元素中的至少一種:鈧、乾、鑭、鋪、鐠、釹、钷、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.01~lppm。
[0021]實施例3，一種稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為0.02%，稀土元素為任取自以下一組元素中的至少一種:鈧、乾、鑭、鋪、鐠、釹、钷、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.01~20ppm。
[0022]實施例4，一種稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為2%，稀土元素為任取自以下一組元素中的至少2種:鈧、乾、鑭、鋪、鐠、釹、钷、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為I~999ppm。
[0023]實施例5，一種稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為0.05%，稀土元素為任取自以下一S元素中的至少一種:鈧、乾、鑭、鋪、鐠、釹、钷、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.01~lOOppm。
[0024]實施例6，一種稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為0.1%，稀土元素為任取自以下一S元素中的至少一種:鈧、乾、鑭、鋪、鐠、釹、钷、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.02~200ppm。[0025]實施例7，一種稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為0.2%，稀土元素為任取自以下一S元素中的至少一種:乾、鑭、鋪、鐠、釹、钷、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.02~200ppm。
[0026]實施例8，一種稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為0.3%，稀土元素為任取自以下一S元素中的至少一種:乾、鑭、鋪、鐠、釹、钷、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.05~300ppm。
[0027]實施例9，一種稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為0.4%，稀土元素為任取自以下一S元素中的至少一種:乾、鑭、鋪、鐠、釹、钷、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.01~400ppm。
[0028]實施例10，一種稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為0.6%，稀土元素為任取自以下一S元素中的至少一種:乾、鑭、鋪、鐠、釹、钷、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.05~200ppm。
[0029]實施例11，一種稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為0.7%，稀土元素為任取自以下一組元素中的至少一種:鈧、乾、鑭、鋪、鐠、釹、钷、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、輯、錢、鏡、錯。
[0030]實施例12，一種稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為:0.8%，稀土元素為任取自以下一組元素中的至少3種:乾、鑭、鋪、鐠、釹、钷、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.05~200ppm。
[0032]實施例13，一種稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為:0.9%，稀土元素為任取自以下一組元素中的至少一種:乾、鑭、鋪、鐠、釹、钷、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥，其含有的微量稀 土氯化物的氯含量為0.2~200ppm。
[0033]實施例14，一種稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為:1.0%，稀土元素為任取自以下一組元素中的至少一種:乾、鑭、鋪、鐠、釹、钷、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為I~500ppm。
[0034]實施例15，一種稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為:1.5%，稀土元素為任取自以下一組元素中的至少一種:乾、鑭、鋪、鐠、釹、钷、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.3~lOOOppm。
[0035]實施例16，一種稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為:2.0%，稀土元素為任取自以下一組元素中的至少一種:鈧、乾、鑭、鋪、鐠、釹、钷、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.1~lOOOppm。
[0036]實施例17，一種稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為:3.0%，稀土元素為任取自以下一組元素中的至少一種:乾、鑭、鋪、鐠、釹、钷、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.1~llOOppm。
[0037]實施例18，一種稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為:4.0%，稀土元素為任取自以下一組元素中的至少一種:乾、鑭、鋪、鐠、釹、钷、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.2~1200ppm。
[0038]實施例19，一種稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為:5.0%，稀土元素為任取自以下一組元素中的至少一種:乾、鑭、鋪、鐠、釹、钷、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、鉺、銩、鐿、镥，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.2~lOOOppm。[0039]實施例20，一種稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為:0.6%，稀土元素包含有鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤的混合稀土，其中，鑭0.1%，鈰0.3%，釹0.15%，其他稀土元素合計0.05%，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.02~200ppm。
[0040]實施例21，一種稀土綠碳化硅，本實施例中稀土元素的重量百分比為:0.7%，包含有釔、鑭、鈰稀土元素，其中，釔0.15%，鈰0.35%，鑭0.2%，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.02~300ppm。
[0041]實施例22，一種鈰綠碳化硅，本實施例中綠碳化硅中含有鈰0.4%。其中，鈰主要以硅化鈰、碳化鈰物相存在，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.01~lOOppm。
[0042]實施例23，一種鈰綠碳化硅，本實施例中綠碳化硅中含有鈰0.5%。其中，鈰主要以硅化鈰、碳化鈰物相存在，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.01~999ppm。
[0043]實施例24，一種鈰綠碳化硅，本實施例中綠碳化硅中含有鈰0.6%，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為lOppm。
[0044]實施例25，一種鈰綠碳化硅，本實施例中綠碳化硅中含有鈰0.3%，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為I~lOppm。
[0045]實施例26，一種鈰綠碳化硅，本實施例中綠碳化硅中含有鈰0.2%，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.01~lppm。
[0046]實施例27，一種鈰綠碳化硅，本實施例中綠碳化硅中含有鈰0.1 %，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.01~0.lppm。
[0047]實施例28，一種鈰綠碳化硅，本實施例中綠碳化硅中含有鈰1.6%，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.1~30ppm。
[0048]實施例29，一種鈰綠碳化硅磨料，本實施例中綠碳化硅磨料中含有鈰0.6%，其中鈰主要以硅化鈰、碳化鈰形式存在，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.01~lppm。
[0049]實施例30，一種釔綠碳化硅，本實施例中綠碳化硅中含有釔0.2%，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.01~lppm。
[0050]實施例31，一種鑭綠碳化硅，本實施例中綠碳化硅中含有鑭0.3%，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.01~lppm。
[0051]實施例32，一種鑭鈰綠碳化硅，本實施例中綠碳化硅中含有鑭0.2%、鈰0.3%。其中，鈰主要以硅化鈰物相存在，鑭主要以硅化鑭物相存在，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.01~lppm。
[0052]實施例33，一種鈰釔綠碳化硅，本實施例中綠碳化硅中含有釔0.1 %、鈰0.4%，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.01~lppm。
[0053]實施例34，一種鈧鈰綠碳化硅，本實施例中綠碳化硅中含有鈧0.01%，鈰0.4%，其含有的微量稀土氯化物的氯含量為0.01~lppm。
[0054]實施例35，本發(fā)明的稀土綠碳化硅的一種制造方法:取純度98%的硅石顆粒、含碳90%的石油焦顆粒，與適量粒狀工業(yè)鹽、粉末狀混合稀土氧化物，一起混合均勻，裝入碳化硅冶煉爐內(nèi)，通電加熱冶煉48小時，冷卻，取出電極周圍的綠色碳化硅，即獲得本發(fā)明的稀土綠碳化娃。其平均含稀土 0.5%,含氯0.5ppm。
[0055]實施例36，本發(fā)明的稀土綠碳化硅的一種制造方法:取純度97.5%的硅石顆粒、含碳85 %的石油焦顆粒，與占原料總量8 %的粒狀工業(yè)鹽、占原料總量0.1 %的粉末狀氧、化鈰，一起攪拌混合均勻，裝入碳化硅冶煉爐內(nèi)，通電加熱冶煉160小時，冷卻，取出綠色碳化硅，即獲得本發(fā)明的鈰綠碳化硅，其含稀土 0.25%，含氯平均lppm。經(jīng)仔細檢測可以發(fā)現(xiàn)，從靠近電極逐步向外可以找到六個位置的稀土綠碳化硅，其氯含量分別為0.0lppm,
0.lppm、lppm、lOppm、100ppm、999ppmo
[0056]實施例37，本發(fā)明的稀土綠碳化硅的一種制造方法:取適量石英砂、石油焦、食鹽、乏料、石英粉、石墨粉、綠二級、黃大塊，加適量含量90 %混合稀土，混勻后裝入碳化硅冶煉爐內(nèi)，通電加熱冶煉48小時，冷卻，取出電極周圍的綠色碳化硅，清洗干燥，即獲得本發(fā)明的含微量稀土氯化物的稀土綠碳化硅。其中，乏料、綠二級、黃大塊，是碳化硅生產(chǎn)中的回爐料。
[0057]本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，含微量稀土氯化物的稀土綠碳化硅，可以指示該稀土綠碳化硅在制造過程中是否使用了含氯的鹽。使用含氯的鹽制造的稀土綠碳化硅，雖然其生產(chǎn)過程對設(shè)備腐蝕較強、原料利用率下降，但獲得的產(chǎn)品其外觀、質(zhì)量和性能較好。利用檢測稀土綠碳化硅中是否含有氯，以及氯的含量大小，可以判斷該稀土氯碳化硅的品質(zhì)和性能。而微量氯的定量檢測相對較方便。這樣，就使得原本較復(fù)雜的碳化硅產(chǎn)品質(zhì)量和性能的鑒定變得簡單、低成本了，由此，提高了稀土綠碳化硅的商業(yè)價值。
[0058]實施例38，本發(fā)明的稀土綠碳化硅的一種作為磨料的用途:取本發(fā)明的稀土鈰綠碳化硅，破碎、清洗、分級，將獲得的稀土鈰綠碳化硅顆粒用作金剛砂磨輪的磨粒，經(jīng)粘結(jié)、電鍍或燒結(jié)在磨輪基板上，制成稀土綠碳化硅砂輪，可用于各種硬質(zhì)合金的磨削。
[0059]試驗表明，使用本發(fā)明的鈰綠碳化硅制成的砂輪，用于磨削鈦合金試樣，比用綠碳化硅制成的砂輪，同樣標準下的一次修整，前者可磨削的試樣數(shù)量為后者的2~3倍，表明鈰綠碳化硅砂輪較綠碳化硅砂輪耐用性大幅度提高。同時發(fā)現(xiàn)，比較綠碳化硅砂輪，使用鈰綠碳化硅砂輪磨削多種硬質(zhì)合金試樣時，試樣表面的微裂紋大幅減少甚至消失，而磨削速度也有顯著的提高。
[0060]實施例39，一種含微量氯化鈰的鈰綠碳化硅磨具:取金屬或陶瓷、紙、布、粘結(jié)劑等作為基材，將稀土綠碳化硅磨料顆粒粘結(jié)在基材上，獲得本發(fā)明稀土綠碳化硅磨具。根據(jù)本發(fā)明，所述的粘結(jié)可以是任意種類的粘結(jié)，例如，用油漆或者樹脂作為粘結(jié)劑的粘結(jié)。
[0061]實施例40，一種含微量氯化鈰的鈰綠碳化硅磨具:取金屬作為基材，將含微量氯化鈰的鈰綠碳化硅磨料顆粒電鍍在基材上，獲得本發(fā)明稀土綠碳化硅磨具。
[0062]實施例41，一種稀土綠碳化硅磨具:取陶瓷作為基材，將本發(fā)明的稀土綠碳化硅磨料顆粒高溫?zé)Y(jié)在基材上，獲得本發(fā)明的稀土綠碳化硅磨具。
[0063]實施例42，一種稀土綠碳化硅砂輪:取樹脂作為基材，將本發(fā)明的稀土綠碳化硅磨料顆粒分散粘結(jié)在基材中，制成砂輪，獲得本發(fā)明稀土綠碳化硅砂輪磨具。
[0064]實施例43，本發(fā)明的稀土綠碳化硅的一種作為磨料的用途:取本發(fā)明的稀土綠碳化硅，破碎、清洗、分級，獲得D50 = 9微 米的稀土綠碳化硅微小顆粒，將該顆粒用作晶體硅的多線切割用研磨砂，與分散液混配成懸浮砂漿，用于單晶硅或多晶硅的硅片切割。
[0065]實施例44，本發(fā)明的鈰綠碳化硅的一種作為磨料的用途:取本發(fā)明的D50值為8~9微米的鋪綠碳化娃微粉45~55份,與55~45份聚乙二醇分散液混配成懸浮砂衆(zhòng)，用于單晶硅或多晶硅的硅片切割。
[0066]試驗表明，使用本發(fā)明的鈰綠碳化硅制成的硅片線切割用懸浮砂漿，用于切割太陽能多晶硅片，比用普通綠碳化硅微粉制成的懸浮砂漿，硅片表面粗糙度、總厚度偏差TTV明顯下降，同時，硅片的崩邊、硅落、小缺角不良率下降，硬點斷線率也顯著下降，綜合合格率可提高0.5~3 %左右。同時，使用后的鈰綠碳化硅顆粒分布更加集中，破碎明顯減少，顯微鏡下顆粒的刃度也較綠碳化硅回收砂有明顯提高，回收后再配制的砂漿切割能力也較回收綠碳化硅微粉的切割能力有明顯提高。這表明，使用本發(fā)明的含微量氯化鈰的鈰綠碳化硅用作硅片切割磨料，比使用綠碳化硅，切割性能和成本均有顯著優(yōu)勢。[0067]實施例45，本發(fā)明的鈰綠碳化硅的一種作為磨料的用途:取本發(fā)明的D50值為8~9微米的鈰綠碳化硅微粉25~30份，取相同D50值的普通綠碳化硅微粉20~25份，與55~45份聚乙二醇分散液混配成懸浮砂衆(zhòng),用于單晶娃或多晶娃的娃片切割。
[0068]實施例46，本發(fā)明的鈰綠碳化硅的一種作為磨料的用途:取本發(fā)明的D50值為8~9微米的鈰綠碳化硅微粉40~52份，取相同或接近的D50值的碳化硼微粉3~5份，與55~45份聚乙二醇分散液混配成懸浮砂衆(zhòng),用于單晶娃或多晶娃的娃片切割。
[0069]實施例47，本發(fā)明的鑭鈰綠碳化硅的一種作為磨料的用途:取本發(fā)明的D50值為12~18微米的鑭鋪綠碳化娃微粉45~55份,與55~45份聚乙二醇分散液混配成懸浮砂漿，可用于單晶硅或多晶硅的硅錠開方切割。
[0070]實施例48，本發(fā)明的鈰綠碳化硅的一種作為磨料的用途:取本發(fā)明的D50值為8~9微米的鈰綠碳化硅微粉25~30份，和相同D50值的普通微晶氧化鋁微粉20~25份，與55~45份聚乙二醇分散液混配成懸浮砂漿，用于單晶硅或多晶硅的多線硅片切割。
[0071]取本發(fā)明的含鈰0.5%的鈰綠碳化硅，測定其顯微硬度為36GPa，較綠碳化硅高出10~15% ;用靜壓法測定的韌度值為95~99%，較綠碳化硅的韌度值80%左右有非常顯著的提高。韌度值表明靜壓力下磨料顆粒保持不碎的比例，本發(fā)明的鈰綠碳化硅韌度值數(shù)據(jù)表明，在綠碳化硅磨料顆粒碎裂比例達到20%時的持續(xù)靜壓力下，鈰綠碳化硅顆粒僅有不到5%發(fā)生破碎，破碎率降低了 75%。根據(jù)本發(fā)明的鈰綠碳化硅的上述數(shù)據(jù)可以預(yù)期，本發(fā)明的鈰綠碳化硅作為磨料，其磨削性能較綠碳化硅會有非常顯著的提高。其用于切割硅片，由于鈰碳化硅具有較硅中的碳化硅硬點更高的顯微硬度，能夠順利切入或磨削硬點，因而將使晶硅切割不再會受到硬點的不良影響。
[0072]實施例49，本發(fā)明的鈰綠碳化硅的用于制造陶瓷材料:取本發(fā)明的鈰綠碳化硅微粉，經(jīng)配料、制漿、成型、燒結(jié)等碳化硅陶瓷工藝處理，制成鈰綠碳化硅陶瓷。
[0073]實施例50，本發(fā)明的鈰釔綠碳化硅的用于制造氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷材料:取本發(fā)明的含微量鈰釔氯化物的鈰釔綠碳化硅微粉，和金屬硅粉混合，經(jīng)配料制漿、成型、烘干、氮氣氛燒結(jié)等氮化硅結(jié)合碳化硅陶瓷工藝處理，制成本發(fā)明的氮化硅結(jié)合鈰釔綠碳化硅陶瓷。
[0074]實施例51，本發(fā)明的鈰釔鑭綠碳化硅的用于制造碳化硅多孔陶瓷材料:取本發(fā)明的含微量鈰釔鑭氯化物的鈰釔鑭綠碳化硅微粉，與造孔劑、添加劑經(jīng)球磨混合、成型、燒成等工藝處理，制成本發(fā)明的鈰釔鑭綠碳化硅多孔陶瓷。
[0075]實施例52，本發(fā)明的鈰釔鑭綠碳化硅的用于制造碳化硅陶瓷耐火磚:取本發(fā)明的含微量鈰釔鑭氯化物的鈰釔鑭綠碳化硅微粉，與粘結(jié)劑、添加劑經(jīng)球磨混合、制漿、澆注成型、干燥、燒成等工藝處理，制成本發(fā)明的鈰釔鑭綠碳化硅陶瓷耐火磚。
[0076]采用本發(fā)明的稀土綠碳化硅制造的陶瓷材料，具有良好的燒結(jié)性能，和優(yōu)良的機械性能、耐腐蝕性能。
[0077]實施例53，本發(fā)明的含微量鈰釔鑭氯化物的鈰釔鑭綠碳化硅的用于制造碳化硅涂料:取本發(fā)明的含微量鈰釔鑭氯化物的鈰釔鑭綠碳化硅微粉，與粘結(jié)劑、添加劑經(jīng)球磨混合、制漿，制成本發(fā)明的鈰釔鑭綠碳化硅涂料，可將該涂料涂于材料表面，形成耐溫、耐蝕、耐磨、耐沖擊，具有優(yōu)良的紅外輻射性能，和導(dǎo)電的鈰釔鑭綠碳化硅涂層。例如，它可以用來構(gòu)成發(fā)動機內(nèi)壁涂層、碳化硅涂層發(fā)熱體、工業(yè)窯爐內(nèi)壁涂層，等等。
[0078]實施例54，將本發(fā)明的實施例47中鑭鈰綠碳化硅磨料制成的懸浮砂漿使用后形成的廢漿中的廢鑭鈰綠碳化硅微粉分離、回收，經(jīng)清洗、干燥，獲得回收的廢鑭鈰綠碳化硅微粉，與粘結(jié)劑、添加劑經(jīng)球磨混合、制漿、澆注成型、干燥、燒成等工藝處理，制成本發(fā)明的鈰釔鑭綠碳化硅陶瓷耐火磚。
[0079]本發(fā)明的說明書和實施例只是示例性的，考慮到說明書以及實踐本文中披露的發(fā)明精神，本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見，在不偏離本發(fā)明的范圍或構(gòu)思的情況下，可以對所披露的方案和方法做出各種修改和變 化。
【權(quán)利要求】
1.一種稀土綠碳化硅，含有0.0l~3%的以硅化稀土和碳化稀土形式存在的以下一組稀土元素中的至少一種元素:鈧、乾、鑭、鋪、鐠、釹、钷、衫、銪、禮、鋪、鏑、欽、鉺、錢、鐿、镥，其特征是，還含有微量的該稀土元素的氯化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土綠碳化硅，其特征是，所述的稀土元素氯化物的氯含量在 0.01 ~999ppm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1~2中任一項所述的稀土綠碳化硅，其特征是，所述的稀土元素為鋪。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~2中任一項所述的稀土綠碳化硅，其特征是，所述的稀土元素為釔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~2中任一項所述的稀土綠碳化硅，其特征是，所述的稀土元素為鑭。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項所述的稀土綠碳化硅用于制造氮化硅結(jié)合碳化硅材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項所述的稀土綠碳化硅用于制造碳化硅陶瓷材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項所述的稀土綠碳化硅用作磨料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的稀土綠碳化硅的用途，其特征是，將稀土綠碳化硅配制成線切割懸浮砂漿、用于切 割晶體硅片。
10.一種稀土綠碳化硅磨具，由基材和固著在基材上的磨料構(gòu)成，其特征是，所述的磨料含有如權(quán)利要求1~5中任一項所述的稀土綠碳化硅。
【文檔編號】C09K3/14GK103467101SQ201210188797
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月8日
【發(fā)明者】趙鈞永 申請人:趙鈞永