[發明專利]一種高性能無壓燒結碳化硅防彈陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 201410229882.9
• 申請日: 2014-05-28
• 公開（公告）號: CN105198434A
• 公開（公告）日: 2015-12-30
• 發明（設計）人: 徐正平;徐乃安;龍成勇
• 申請（專利權）人: 揚州三山工業陶瓷有限公司
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/622
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 奚衡寶

技術領域

本發明涉及一種高性能無壓燒結碳化硅防彈陶瓷及其制造方法。

背景技術

防彈陶瓷主要應用于單兵人體防護和戰車裝甲防護，與其它防護材料復合后制成人體防彈插板或復合裝甲。目前作為防彈陶瓷材料主要有99氧化鋁陶瓷、氧化鋯增韌氧化鋁陶瓷、碳化硅陶瓷、碳化硼陶瓷以及硼化鈦陶瓷。99氧化鋁陶瓷價格低廉，但比重較大，制成的防彈插板或復合裝甲重量較重，機動性較差，并且防護性能一般。氧化鋯增韌氧化鋁防彈陶瓷防護性能較99氧化鋁陶瓷有所提高，但其比重比99氧化鋁陶瓷還要大；碳化硼和硼化鈦陶瓷性能優越，比重較低，但制造工藝復雜，制造成本太高，規?；I化生產很難實現。

普通碳化硅防彈陶瓷的生產配方中由于使用的是醇溶性酚醛樹脂，液體介質必須使用無水乙醇，實際操作中工藝較繁瑣，并且也存在安全隱患。

發明內容

針對上述缺陷，本發明的目的在于提供一種工藝簡單，生產過程中安全性高，生產成本低，能夠大大提高產品性能的一種高性能無壓燒結碳化硅防彈陶瓷及其制備方法。

為此本發明所采用的技術方案是：包括以下步驟：

（1）混料球磨：將碳化硅超細粉96-99份，碳化硼超細粉1-2份，納米級硼化鈦0.2-1份，水溶性酚醛樹脂10-20份，高效分散劑0.-0.5份加入到球磨機中進行球磨混料24小時，將混合好的漿料放入攪拌桶中進行攪拌2小時以排除漿料中的氣泡；

（2）噴霧造粒：將上述混合料噴入造粒塔內，通過控制噴霧壓力、進風溫度、出風溫度、噴片粒徑獲得顆粒形態好、流動性好、顆粒分布范圍窄、水分適中的造粒粉，離心變頻26-32，進風溫度250-280℃，出風溫度100-120℃，進漿壓力40-60；

（3）干壓成型：將上述造粒粉置于硬質合金模具內進行壓制得到生坯，壓制方式為雙向加壓，機床壓力噸位為150-200噸；

（4）生坯固化：將壓制好的生坯放入干燥箱中進行干燥固化，得到生坯強度較好的生坯；

（5）真空燒結：將上述固化好的生坯置于石墨坩堝中緊密排列整齊，然后將裝好生坯的石墨坩堝放入高溫真空燒結爐中進行燒制，燒成溫度為2200-2250℃，保溫時間為1-2小時，最終制得高性能無壓燒結碳化硅防彈陶瓷。

本發明的優點是：本發明在生產過程中使用了水溶性酚醛樹脂并且不使用石油焦和炭黑，使得生產過程中的安全性和方便性大大提高了，生產成本也大大降低，產品中由于引入少量的納米硼化鈦，大大提高了產品性能，體積密度≥３．16ｇ／ｃｍ^３，維氏硬度≥２6００ＨＶ，抗彎強度≥38０ＭＰａ，彈性模量≥415ＧＰａ，斷裂韌性≥4.5ＭＰａ·m^-1/2。

具體實施方式

一種高性能無壓燒結碳化硅防彈陶瓷，其組份及重量配比為：碳化硅超細粉96-99份，碳化硼超細粉1-2份，納米級硼化鈦0.2-1份，水溶性酚醛樹脂10-20份，高效分散劑0.-0.5份。

制造一種高性能無壓燒結碳化硅防彈陶瓷的工藝方法，包括以下步驟：

（1）混料球磨：將碳化硅超細粉96-99份，碳化硼超細粉1-2份，納米級硼化鈦0.2-1份，水溶性酚醛樹脂10-20份，高效分散劑0.-0.5份加入到球磨機中進行球磨混料24小時，將混合好的漿料放入攪拌桶中進行攪拌2小時以排除漿料中的氣泡；

（2）噴霧造粒：將上述混合料噴入造粒塔內，通過控制噴霧壓力、進風溫度、出風溫度、噴片粒徑獲得顆粒形態好、流動性好、顆粒分布范圍窄、水分適中的造粒粉，離心變頻26-32，進風溫度250-280℃，出風溫度100-120℃，進漿壓力40-60；

（3）干壓成型：將上述造粒粉置于硬質合金模具內進行壓制得到生坯，壓制方式為雙向加壓，機床壓力噸位為150-200噸；

（4）生坯固化：將壓制好的生坯放入干燥箱中進行干燥固化，得到生坯強度較好的生坯；

（5）真空燒結：將上述固化好的生坯置于石墨坩堝中緊密排列整齊，然后將裝好生坯的石墨坩堝放入高溫真空燒結爐中進行燒制，燒成溫度為2200-2250℃，保溫時間為1-2小時，最終制得高性能無壓燒結碳化硅防彈陶瓷。