硅化钼的制备及应用

背景及概述^[1][2]

硅化钼（Molybdenum Disilicide, MoSi2）是一种钼的硅化合物，也称为二硅化钼，硅化钼具有高熔点、低密度、良好的导热性和良好的导电性以及优良的高温抗氧化性、高弹性模量、低热膨胀系数、较高的强度、耐化学腐蚀和良好的抗热震性，被广泛应用于高温发热体元件材料和高温抗氧化涂层材料，也是极具发展潜力的高温结构材料和耐磨材料。

制备^[1]

随着粉末冶金技术以及材料技术的迅速发展。硅化钼制备工艺也取得了重大的进展，在传统电弧熔炼、铸造和粉末压制催结等工艺的基础上，20世纪80年代末自蔓延高温合成(SHS)，机械合金化(MA)，热压(HP)等技术取得了快速的发展，它们克服了传统工艺硅化钼熔点高、难合成，以及材料在合成过程中易氧化的缺点。前些年又出现了火花等离子烧结新工艺，并且SHS和MA也出现了新的拓展。然而，这些方法都采用钼粉和硅粉作为原料，由于钼 粉的价格较高，所以导致原料成本较高。

中国是钼矿资源丰富的国家，截至2008年底，据《全国矿产资源储量通报》中国已探明钼矿区411处，钼矿查明资源储量已达1232.23万t，位居世界。而且中国钼矿以原 生硫化钼矿为主。如果能用价格较低的硫化钼替代钼粉作为原料制备二硅化钼，这将极大的降低制备硅化钼的原料成本，从而降低硅化钼的生产成本。并且，直接利用我国的硫化钼资源，省去了硫化钼到钼的长流程制备工序，可以减少资源消耗和环境污染。

CN201610007014.5提供了一种采用MoS₂粉和Si粉作为原料的低成本制备二硅化钼的方法，所要解决的是钼粉作为原料制备硅化钼成本太高的问题。为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种低成本制备硅化钼的方法，此制备方法以MoS₂粉和Si粉作为原料，混合均匀在炉中焙烧，冷却后得到硅化钼产物。采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：(1)本发明本采用MoS₂粉作为原料，可以有效利用我国丰富的MoS₂资源，降低了制备硅化钼的生产成本；(2)本发明的制备工艺，省去了MoS₂到Mo的生产工序，缩短了工序，节约了资源，降低了生产成本；(3)本发明通过对原材料比例份数的控制、焙烧工艺的选择、以及其他工艺参数的合理选择，制备的硅化钼纯度高，杂质少。

应用 ^[2]

硅化钼具有较高的熔点2030℃，使用温度可以达到1625℃。硅化钼能够在温度高于800℃的时候，发生氧化反应，表面生成一层具有自愈合能力的硅的氧化物致密、连续的玻璃薄层，隔离了氧气与硅化钼的进一步接触，防止其进一步的氧化，由于玻璃涂层的高温流动性，它还能够填补热应力产生的裂纹和气泡产生的空洞，所以它具有优秀的抗高温氧化能力，有研究表明其高温抗氧化能力可以达到 1700℃。现有的硅化钼涂料仍存在一些弊端，主要是在低温的范围内，硅化钼会发生加速氧化的问题，氧化产物为在高温下具有不稳定性的MoO3晶须，导致硅的氧化层的断裂和疏松，使硅化钼的氧化保护层产生裂纹和粉化，而纳米硅化钼可以解决这一弊端。

CN201711283387.6是解决了现有硅化钼涂料易断裂和疏松技术问题，提供一种纳米硅化钼耐高温涂料。本发明采用如下技术方案：一种纳米硅化钼耐高温涂料，由以下质量配比的原料制备：硅化钼50～70份、树脂乳液100份、功能填料20～40份、粘接剂3～6份、增稠剂3～ 6份、溶剂20～40份；所述树脂乳液为水性丙烯酸树脂乳液或有机硅树脂乳液中的一种或其 组合，所述溶剂为去离子水或软化水。本发明所述的纳米硅化钼耐高温涂料，制备方法包括如下步骤：

（1）将硅化钼粉末加入球磨机进行10-15次研磨，冷冻干燥，制备纳米硅化钼；将功能填料球磨5-10次；

（2）将纳米硅化钼、经球磨处理的功能填料、树脂乳液、去离子水充分搅拌均匀，然后静置半小时以上，消泡、除气；加入增稠剂，低速搅拌，过筛并稠化形成涂料成品。本发明的纳米硅化钼耐高温涂料解决了在低温的范围内，硅化钼发生加速氧化的问题，有效防止硅的氧化层的断裂和疏松，使硅化钼涂料的氧化保护层不易产生裂 纹和粉化。

主要参考资料

[1] CN201610007014.5 一种低成本二硅化钼及其制备方法

[2]CN201711283387.6 一种纳米二硅化钼耐高温涂料