[發明專利]一種抗沖擊結構陶瓷素坯的成型方法

無效

• 申請號: 201010227317.0
• 申請日: 2010-07-15
• 公開（公告）號: CN102335950A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 朱勝利
• 申請（專利權）人: 朱勝利
• 主分類號: B28B1/52
• 分類號: B28B1/52
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 徐平

技術領域

本發明涉及一種素坯的成型方法，具體涉及一種抗沖擊結構陶瓷素坯的成型方法。本發明主要用于碳化硅、碳化硼微粉與碳纖維、金屬纖維、碳化硅晶須等混合，制成燒結陶瓷用的素坯。

背景技術

素坯成型，是陶瓷制備工藝中的一個關鍵環節，直接影響著陶瓷制備的質量。目前，陶瓷素坯較成熟的成型工藝主要有干壓法、注漿法以及擠出成型等。

干壓法，是將碳源與陶瓷粉料混合后采用機械壓制，成為具有一定形狀和強度的坯體。該方法的主要缺點是：壓制的粉料一般須經過造粒過程獲得，由于粉料團聚等原因很難混合均勻，造成素坯密度不均勻，強度較低，更無法實現粉料與纖維的均勻混合，因而燒制的陶瓷制品強度不高。

注漿法，是將碳源與陶瓷粉體制成漿料，注入到多孔模具中；然后，靠多孔模的毛細管力將排除水分，干燥后即為具有一定形狀和強度的坯體。該方法的主要缺點是：生產周期長，在制備形狀復雜的樣品時尤為明顯；在排除水分的過程中，容易產生顆粒的定向排列，導致素坯結構不均勻，強度低。

擠出成型，是利用壓力將具有塑性的泥料通過模具擠出，獲得與模具內腔橫截面形狀一致的坯體。這種成型方法不能制備形狀復雜的樣品；未經干燥的生坯強度低，坯體收縮大，容易出現縮孔、裂紋等缺陷。

基于以上問題，近幾年出現了凝膠注模成型、直接凝固注模成型等方法。這類工藝可以使漿料不經脫水，而在無孔模具內實現原位凝固，其得到的素坯微觀結構較為均勻，且適宜于形狀復雜及大尺寸陶瓷部件的成型。但其仍具有如下局限性：

凝膠注模成型，雖然可以生產出強度較高的素坯，但其必須使用大量的、具有毒性的聚合單體，污染環境，危害人體健康。該工藝只能盡量減少毒性，但并不能從根本上解決毒性問題。

直接凝固注模成型，雖然污染較低，但其脫模時間長，生產周期長，且得到的素坯強度較低。

專利號為200710017364.0的發明專利，公開了一種碳/碳-碳化硅陶瓷基復合材料的制備方法。該方法是采用纖維結構形式進行加工直接制備出成品陶瓷，具體采用了化學氣相浸滲法。其首先在碳纖維預制體表面先沉積一層熱解碳界面層，然后交替沉積熱解碳和SiC，形成(PyC/SiC)n多層基體，得到C/C-SiC復合材料。由于該方法的整個生產過程都是在高溫環境中進行，因此，能耗大、成本高，且耗時長、工藝復雜，尤其是無法進行批量生產。

發明內容

本發明提供的抗沖擊結構陶瓷素坯的成型方法，主要解決了現有成型方法工藝復雜、成本高，且制備出的陶瓷抗沖擊性能較差或無法實現大規模批量生產的技術問題。

本發明的具體技術解決方案如下：

該抗沖擊結構陶瓷素坯的成型方法，包括以下步驟：

(1)制混合漿料：

(1.1)選取主料：

(1.1.1)選取主料Ⅰ：取增強碳纖維、碳化硅晶須、金屬纖維或合金纖維之任一種或任意二至多種以任意比例的混合，其中，增強碳纖維、金屬纖維或合金纖維的結構形式為長纖維、短切纖維或晶須，金屬纖維和合金纖維的熔點均高于2800℃，以熔點均高于3000℃為佳，具體的說，以鎢金屬纖維和鎢合金纖維為佳；

(1.1.2)選取主料Ⅱ：取燒結陶瓷用超細粉料，其中，燒結陶瓷用超細粉料為碳化硅超細微粉或碳化硼超細微粉之任一種或其二者以任意比例的混合，燒結陶瓷用超細粉料的粒徑小于等于5μm，以粒徑小于1μm為佳；

(1.2)選取輔料：取燒結助劑、素坯成型粘合劑、微粉分散劑和懸浮劑，其中，燒結助劑、素坯成型粘合劑、微粉分散劑與懸浮劑的配比為注漿成型工藝中已公知的配比。

(1.3)混合漿料：將主料Ⅰ、主料Ⅱ和輔料與混合用液體混合均勻，得到混合漿料；其中：

混合用液體為水、任意濃度的甲醇、任意濃度的乙醇或任意濃度的丙酮之任一種或任意二至多種以任意比例的混合，以水、乙醇或水與乙醇的混合液為佳。

混合漿料中除混合液體外的主料和輔料所占比例：主料Ⅰ所占質量百分比為30～60％，主料Ⅱ所占質量百分比為35％～68％，輔料所占質量百分比為1～5％；

主料和輔料與混合用液體的質量比為1∶0.5～3，其中以主料和輔料與混合用液體的質量比1∶1～1.5為佳；

(2)加壓排液：將混合漿料注入模具、加壓，使模具腔體逐漸縮小，至混合漿料中的液體排出模具，得到粗素坯；

以上所述步驟(2)中的將混合漿料注入模具、加壓，具體是先將混合漿料注入模具，之后再加壓；或者是邊注入混合漿料，邊加壓。