[發(fā)明專利]一種石墨烯增強(qiáng)熱導(dǎo)率的碳化硅陶瓷鍋的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710466904.7
• 申請日: 2017-06-20
• 公開（公告）號: CN107176838A
• 公開（公告）日: 2017-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 舒小山;章建武;宮平;湯興友
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽省含山瓷業(yè)股份有限公司
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/622
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司34112
• 代理人: 方琦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及日用陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種石墨烯增強(qiáng)熱導(dǎo)率的碳化硅陶瓷鍋的制備方法。

背景技術(shù)

日用陶瓷顧名思義是指人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚纳钣么伞Ｈ沼锰沾傻漠a(chǎn)生可以說是因為人們對日常生活的需求而產(chǎn)生的，日常生活中人們接 觸最多，也是最熟悉的瓷器，如餐具、茶具、咖啡具、酒具、飯具等。日用瓷的釉面光亮，容易洗刷；化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有一定的耐酸、堿、鹽及大氣中碳酸氣侵蝕的能力，不易與這些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不生銹老化，經(jīng)久耐用；氣孔極少，吸水率很低，用日用瓷器儲存食物，嚴(yán)密封口后，能防止食物中水分揮發(fā)、滲透及外界細(xì)菌的侵害；熱穩(wěn)定性較好，傳熱慢，用來盛裝沸水或滾燙的食物，端拿時不太燙手。然而，導(dǎo)熱慢的這個優(yōu)點(diǎn)卻限制了日用陶瓷的拓展。

碳化硅具有密度低、硬度高、耐高媼、抗氧化、耐腐蝕、耐磨損、禁帶寬度大、擊穿電壓高、電子飽和遷移速度高、熱導(dǎo)率高及化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)良的物理化學(xué)性能，在石油、冶金、化工、機(jī)械、航空和航天等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，利用碳化硅制備高品質(zhì)的導(dǎo)熱陶瓷，用此陶瓷制備出節(jié)能降耗高導(dǎo)熱鍋具，開拓了碳化硅陶瓷材料在日用陶瓷中的應(yīng)用，提升了日用陶瓷的品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種石墨烯增強(qiáng)熱導(dǎo)率的碳化硅陶瓷鍋的制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種石墨烯增強(qiáng)熱導(dǎo)率的碳化硅陶瓷鍋的制備方法，包括以下具體步驟：

（1）將碳化硅微粉、碳化硼微粉、液體酚醛樹脂、石墨烯按照一定的比例添加到球磨罐中，以無水乙醇為溶劑，碳化硅陶瓷球作為球磨介質(zhì)，在球磨機(jī)中快速球磨15-20分鐘，各成分混合均勻；

（2）將球磨后的碳化硅陶瓷漿料，放入真空干燥箱中，50-60℃干燥，然后在研體中硏碎，過40-50目標(biāo)準(zhǔn)篩造粒，得到陶瓷顆粒。

（3）將上述陶瓷顆粒加入到模具中，20-22MPa下單向加壓，保壓60-90秒，得到預(yù)壓陶瓷鍋生坯，然后將預(yù)壓陶瓷鍋生坯裝袋抽真空密封，用冷等靜壓機(jī)控制一定壓力等靜壓成型一定時間，最后將成型后的陶瓷鍋生坯放入真空干燥箱中，以70-80℃干燥6-8小時，得到烘干的陶瓷鍋生坯；

（4）將上述烘干后的陶瓷鍋生坯裝入無壓燒結(jié)爐中，充入流動氬氣為保護(hù)氣氛，以一定的升溫速率升溫至2050-2150℃，恒溫?zé)Y(jié)60-80分鐘，關(guān)閉電源后自然冷卻至室溫，取出，研磨、拋光即可。

一種石墨烯增強(qiáng)熱導(dǎo)率的碳化硅陶瓷鍋的制備方法，步驟（1）中所述的按照一定比例是指碳化硅微粉、碳化硼微粉、液體酚醛樹脂、石墨烯的配比為100:1:8:5。

一種石墨烯增強(qiáng)熱導(dǎo)率的碳化硅陶瓷鍋的制備方法，步驟（1）中所述的無水乙醇的添加量為待球磨組分之和的1.5-2倍，碳化硅陶瓷球的添加量為待球磨組分之和的30-40%。

一種石墨烯增強(qiáng)熱導(dǎo)率的碳化硅陶瓷鍋的制備方法，步驟（3）中所述的模具是指由模具鋼或者聚氨酯材質(zhì)制成的模具.

一種石墨烯增強(qiáng)熱導(dǎo)率的碳化硅陶瓷鍋的制備方法，步驟（3）中所述的等靜壓成型一定時間具體是指壓力為2200MPa，保壓時間5-6分鐘。

一種石墨烯增強(qiáng)熱導(dǎo)率的碳化硅陶瓷鍋的制備方法，步驟（4）中所述的一定的升溫速率是指以30-50℃/min的升溫速率。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明將通過科學(xué)合理的成分配比，將碳化硅微粉、碳化硼微粉、液體酚醛樹脂、石墨烯成分復(fù)配，通過球磨、造粒、等靜壓成型、無壓燒結(jié)等工藝制成了碳化硅陶瓷鍋。其中添加液體酚醛樹脂作為粘結(jié)劑以及碳源，在碳化硅陶瓷漿料中的分散性能優(yōu)異，從而使得由液體酚醛樹脂高溫狀態(tài)下裂解生成的碳在陶瓷坯體中分散更均勻，更有利于將碳化硅微粉表面的氧化硅還原成碳化硅，從而能起到更好的促進(jìn)燒結(jié)的效果，提高表面能；而碳化硼中的硼能夠固溶到碳化硅晶格中降低晶界能，硼與碳共同作用提高了燒結(jié)活性，促進(jìn)了致密化進(jìn)程；同時石墨烯的添加，能夠與碳化硅陶瓷良好兼容并在高溫下保持穩(wěn)定，由于石墨烯具有高的熱導(dǎo)率，相當(dāng)于在碳化硅陶瓷坯體等效增加了一條聲子傳輸?shù)目焖偻ǖ溃龃舐曌拥妮斶\(yùn)速度，繼而提高了碳化硅陶瓷的熱導(dǎo)率，同時提高了彎曲強(qiáng)度、斷裂韌性。

本發(fā)明采用等靜壓成型的方式制成陶瓷鍋生坯，制成的生坯密度大，均勻性好、強(qiáng)度大，經(jīng)過簡單干燥即可燒結(jié)，同時采用無壓燒結(jié)，降低了能耗；本發(fā)明方法簡單便于工業(yè)控制，原料成本簡單易得，可以制造無毒無害，可以直接接觸食品的陶瓷鍋，具有較高的熱導(dǎo)率，加快食物的煮制時間，從而達(dá)到節(jié)能的效果。

具體實施方式