[發明專利]一種可調節熱膨脹系數的硅基陶瓷型芯的制備方法

有效

• 申請號: 201410175419.0
• 申請日: 2014-04-29
• 公開（公告）號: CN104086161A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 林泉洪;張炫;梁靜靜;周亦胄;金濤;孫曉峰;趙昌龍;崔白圭;金仁守;都政鉉
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所;韓國機械研究院
• 主分類號: C04B35/14
• 分類號: C04B35/14;C04B35/622;C04B41/81;B22C9/10
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種可調節熱膨脹系數的硅基陶瓷型芯的制備方法，其特征在于：采用調整硅基陶瓷型芯中氧化鋁的含量來控制型芯的熱膨脹系數，在準備硅基陶瓷型芯漿料的過程中需嚴格控制氧化鋁的含量，而后利用上述漿料通過壓注成型和高溫燒結制備硅基陶瓷型芯。

2.按照權利要求1所述的可調節熱膨脹系數的硅基陶瓷型芯的制備方法，其特征在于：按重量百分比計，硅基陶瓷型芯漿料的成分和含量為：陶瓷粉料80～85wt.％，蠟基增塑劑15～20wt.％；陶瓷粉料為石英玻璃粉和氧化鋁粉，石英玻璃粉或氧化鋁粉的粒度要求和重量百分比均為：在0μm<粒度≤10μm范圍內為15～25％，在10μm<粒度≤40μm范圍內為50～70％，在40μm<粒度≤70μm范圍內為15～25％。

3.按照權利要求2所述的可調節熱膨脹系數的硅基陶瓷型芯的制備方法，其特征在于：當硅基陶瓷型芯漿料中氧化鋁粉的含量在0<氧化鋁粉≤20wt％范圍內時，所得硅基陶瓷型芯漿料的熱膨脹系數在0<熱膨脹系數≤3.96×10^-6/℃范圍內調節。

4.按照權利要求2所述的可調節熱膨脹系數的硅基陶瓷型芯的制備方法，其特征在于：優選地，當硅基陶瓷型芯漿料中氧化鋁粉的含量在5≤氧化鋁粉≤15wt％范圍內時，所得硅基陶瓷型芯漿料的熱膨脹系數在1×10^-6/℃≤熱膨脹系數≤3×10^-6/℃范圍內調節。

5.按照權利要求2所述的可調節熱膨脹系數的硅基陶瓷型芯的制備方法，其特征在于：按重量百分比計，蠟基增塑劑的成分和含量為：石蠟65～75wt.％，蜂蠟20～30wt.％，聚乙烯1～3wt.％，硬脂酸2～4wt.％。

6.按照權利要求1或2所述的可調節熱膨脹系數的硅基陶瓷型芯的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

稱量粒度符合要求的陶瓷粉料：石英玻璃粉和氧化鋁粉，而后放入鼓風干燥箱中，在120℃保溫3～5小時，待粉末受熱均勻后，在攪拌的條件下加入到已經熔融的蠟基增塑劑中，陶瓷粉料添加完畢后，繼續攪拌至蠟基增塑劑與石英玻璃粉和氧化鋁粉完全混合均勻，形成硅基陶瓷型芯漿料；在攪拌的過程中，硅基陶瓷型芯漿料的溫度控制在130～140℃，硅基陶瓷型芯漿料攪拌均勻后澆注成錠塊以待壓注；需要壓注時，將硅基陶瓷型芯漿料錠塊加熱到120℃后保溫3～5小時，維持漿料溫度在120±1℃，在陶瓷壓芯機上壓注成型，形成硅基陶瓷型芯素坯；

選取工業氧化鋁粉作為填料，進行硅基陶瓷型芯的造型，具體過程是：將壓注成型的硅基陶瓷型芯素坯去除表面缺陷后，包埋于已經置于剛玉坩堝中的工業氧化鋁填料粉中，然后將盛有硅基陶瓷型芯素坯的坩堝放入到焙燒爐中；硅基陶瓷型芯的焙燒分為脫蠟和燒結兩個階段：以80～100℃/h的升溫速率升溫至400～500℃，而后保溫2～4h進行脫蠟，在脫蠟過程中，保持空氣干燥；當溫度高于500℃時進入燒結階段，此階段的升溫速率提高到100～120℃/h，直至最高焙燒溫度1150～1200℃，焙燒3～4h后隨爐冷卻，形成硅基陶瓷型芯。

7.按照權利要求6所述的可調節熱膨脹系數的硅基陶瓷型芯的制備方法，其特征在于，對焙燒完畢的硅基陶瓷型芯進行強化，處理方法為將硅基陶瓷型芯置于硅酸乙酯水解液中，待硅基陶瓷型芯表面無氣泡放出時取出，自然干燥12h以上。

8.按照權利要求6所述的可調節熱膨脹系數的硅基陶瓷型芯的制備方法，其特征在于，壓注時，模具的溫度維持在30～50℃。

9.按照權利要求6所述的可調節熱膨脹系數的硅基陶瓷型芯的制備方法，其特征在于，工業氧化鋁粉經1150～1200℃于空氣中煅燒3～4h。