[發明專利]一種基于硅烷鋁酸酯雙組份偶聯劑碳化硅陶瓷制造方法

有效

• 申請號: 200910161248.5
• 申請日: 2009-07-20
• 公開（公告）號: CN101928147A
• 公開（公告）日: 2010-12-29
• 發明（設計）人: 水淼;任元龍;舒杰;王青春;黃峰濤;宋岳
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C04B35/622
• 分類號: C04B35/622;C04B35/64;C04B35/63;C04B35/565
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1.一種基于硅烷鋁酸酯雙組份偶聯劑碳化硅陶瓷的制造方法，其特征在于采用了硅烷硅烷鋁酸酯雙組份偶聯劑鍵合的SiC-Al₂O₃-Y₂O₃體系，該體系能在1800℃的低溫下通過簡單的工藝過程燒結制備得到相對致密度超過98％的致密碳化硅陶瓷，極大地降低了碳化硅生產過程的能源消耗；Al₂O₃和Y₂O₃作為體系的燒結助劑，在燒結溫度(1750℃-1800℃)下，Al₂O₃-Y₂O₃形成液相YAG，使碳和硅原子能在該較低溫度下加速擴散而燒結；而體系中的雙組份偶聯劑通過烷氧基的水解在主體SiC表面及助劑Al₂O₃、Y₂O₃表面形成牢固的化學鍵合，同時通過兩種偶聯劑之間的基團反應在主體碳化硅表層形成牢固而致密的燒結助劑包覆層；將主要原料95-98wt％碳化硅粉、2-5wt％硅烷偶聯劑A常溫下在高能球磨機中混合球磨3-5小時得到物料I；將燒結助劑30-70wt％Al₂O₃、28-65wt％Y₂O₃、2-5wt％鋁酸酯偶聯劑B在高能球磨機中混合球磨4-8小時得到物料II；將85-95wt％物料I、2-10wt％物料II、3-5wt％結合劑在高能球磨機中混合球磨5-10小時后經過過篩、成型、固化、高溫燒結等主要工藝步驟，形成碳化硅陶瓷產品。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于硅烷偶聯劑A是γ-氨丙基三乙氧基硅烷、環己胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、己二胺基甲基三乙氧基硅烷中的一種；鋁酸酯偶聯劑B是二硬脂酰氧異丙氧基鋁酸酯、異丙基二油酸酰氧基鋁酸酯中的一種。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于主體碳化硅的顆粒粒徑應在0.5-5微米之間，Al₂O₃、Y₂O₃燒結助劑的顆粒尺度在200納米以下，從而有利于在主體碳化硅粉體表面形成致密、均勻、薄的燒結助劑包覆層，也有利于用較少的助劑量完成較低溫度下的燒結過程。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于結合劑是酚醛樹脂、PVA(聚乙烯醇)中的一種。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于高溫燒結是在真空的條件下，在微壓Ar氣(0.10-0.13MPa)氣氛保護下程序升溫，1300℃以下5-8℃/分鐘，1300℃以上溫度區間的升溫速率為10-15℃/分鐘，保溫溫度為1750℃-1800℃，保溫時間為0.5-3小時。