[發明專利]一種SiC陶瓷材料的制備方法

在審

• 申請號: 201610132770.0
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105645965A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 劉莉;王爽;邱晶;劉曉東;黃明明
• 申請（專利權）人: 蘇州萊特復合材料有限公司
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/622;C04B35/653
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李紀昌

技術領域

本發明屬于陶瓷材料技術領域，具體涉及一種SiC陶瓷材料的制備方法。

背景技術

SiC是一種典型的Si與C共價鍵結合的化合物，在自然界分布極少，工業上應用的都 是人工合成的材料。早在1891年，Acheson在合成金剛石實驗中，往C中加Si作為催化劑， 生成SiC，被誤認為是金剛石，所以取名金剛砂。SiC陶瓷是近幾十年才發展起來的新型陶 瓷材料，但由于其特別優良的高強度、高硬度、耐腐蝕、耐高溫等性能，得到大規模的開 發應用，已大量應用于石油化工、冶金、機械、航空航天、微電子、汽車、鋼鐵等領域， 并日益顯示出其它特種陶瓷所無法比擬的優點。

目前，反應燒結SiC陶瓷廣泛用于制造機械零部件如各種耐磨件、耐高溫結構件及機 械密封件等，隨著我國石油、化工行業的發展，各種輸送泵、攪拌機等設備對機械密封件 的要求越來越高。極端的工作條件對反應燒結SiC陶瓷材料的結構與性能提出了日益嚴峻 的挑戰。目前，反應燒結SiC陶瓷制備一般采用較粗的SiC原料粉，粒徑在10-50μm，導 致陶瓷材料力學性能不高，含有的游離Si含量在10～15％，而且制品的表面質量也不高。 相對于作為耐磨件使用的陶瓷材料而言，用于機械密封的反應燒結SiC陶瓷材料要求粒度 細小而均勻，一般應為微米級粉體，以保證制品的尺寸精度和表面質量，并賦予其良好的 機械性能，滿足工況需求。目前，采用微米級SiC原料粉體制備反應燒結SiC陶瓷材料的 研究還很欠缺，而且，采用較小粒徑的SiC原料增加了坯體成型及熔滲燒結過程的難度， 工藝也較難掌握。因此，開展微細SiC陶瓷的反應燒結工藝以及其性能與微觀組織的關系 開展研究，以期開發成熟的微細SiC陶瓷的反應燒結工藝，制造性能優越的反應燒結SiC陶 瓷材料及密封件制品，具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足而提供一種SiC陶瓷材料的制備方法，所得材料 具有優良的綜合性能和耐磨性能。

一種SiC陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，以重量份計，取碳粉10～15份、酚醛樹脂3～7份、聚乙烯醇2～8份、烏洛 托品1～5份、二氧化硅2～7份、硬脂酸鋅1～6份、聚丙烯酰胺1～4份、硅酸鈣2～7份、 碳酸二甲酯3～8份、大豆卵磷脂2～9份、檸檬酸1～7份、殼聚糖0.8～3.2份，加至無水 乙醇10～20份中，球磨，經干燥、粉碎后得到混合粉料；

步驟2，將步驟1所得混合粉料裝填入成型模具預壓，壓坯干燥后進行固化處理，得素 坯；

步驟3，將步驟2所得素坯進行碳化處理，得陶瓷素坯；

步驟4，將步驟3所得陶瓷素坯在真空條件下進行熔滲燒結，即得。

進一步地，步驟1中球磨介質選用5mm的瑪瑙球，球磨時間為6～12h。

進一步地，步驟1所得混合粉料的粒度為80～100目。

進一步地，步驟2中預壓壓力為70～200MPa，固化溫度為150～250℃，固化時間為1～ 4h。

進一步地，步驟3中碳化處理是在氬氣或氮氣條件下700～1000℃處理1～5h。

進一步地，步驟4中燒結條件為真空度0.08～0.12MPa，溫度1500～1800℃，時間0.5～ 2h。

進一步地，所述硬脂酸鋅是先由氫氧化鈉溶液浸泡，再用丙烯酸樹脂改性得到。

預處理的步驟是：將氧化鋅粉末置于5倍重量的10wt％的80℃的氫氧化鈉溶液浸泡2 小時，取出后脫水，置于40℃的丙烯酸樹脂中(重量是未浸泡前的氧化鋅粉末重量的5倍)， 保持1小時，取出后用30vol.％的乙醇水溶液清凈后烘干。

本發明的SiC陶瓷材料具有優良的綜合性能和耐磨性能。

具體實施方式

實施例1

一種SiC陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，以重量份計，取碳粉10份、酚醛樹脂3份、聚乙烯醇2份、烏洛托品1份、 二氧化硅2份、硬脂酸鋅1份、聚丙烯酰胺1份、硅酸鈣2份、碳酸二甲酯3份、大豆卵 磷脂2份、檸檬酸1份、殼聚糖0.8份，加至無水乙醇10份中，球磨，經干燥、粉碎后得 到混合粉料；

步驟2，將步驟1所得混合粉料裝填入成型模具預壓，壓坯干燥后進行固化處理，得素 坯；

步驟3，將步驟2所得素坯進行碳化處理，得陶瓷素坯；