[發(fā)明專利]一種利用復(fù)合金屬氧化物熔融進(jìn)行碳化硅陶瓷增強(qiáng)的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710478663.8
• 申請(qǐng)日: 2017-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN107117983A
• 公開（公告）日: 2017-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚永祥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽省德邦瓷業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/80
• 分類號(hào): C04B35/80;C04B35/565;C04B35/624;C04B35/626;C04B35/634
• 代理公司: 安徽合肥華信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及日用陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用復(fù)合金屬氧化物熔融進(jìn)行碳化硅陶瓷增強(qiáng)的方法。

背景技術(shù)

碳化硅陶瓷不僅具有優(yōu)良的常溫力學(xué)性能，如高的抗彎強(qiáng)度、優(yōu)良的抗氧化性、良好的耐腐蝕性、高的抗磨損以及低的摩擦系數(shù)，而且高溫力學(xué)性能(強(qiáng)度、抗蠕變性等)是已知陶瓷材料中最佳的，熱壓燒結(jié)、無壓燒結(jié)、熱等靜壓燒結(jié)的材料，其高溫強(qiáng)度可一直維持到1600℃，是陶瓷材料中高溫強(qiáng)度最好的材料。在日用陶瓷方面，利用碳化硅陶瓷非常適合制備成陶瓷鍋，良好的高溫力學(xué)性能將給陶瓷鍋具有高品質(zhì)以及高性能，然而碳化硅是一種共價(jià)鍵性很強(qiáng)的化合物，但燒結(jié)性很差，燒結(jié)溫度高達(dá)2000-2400℃，一次燒結(jié)出來的碳化硅陶瓷往往浪費(fèi)大量的燒結(jié)原料，導(dǎo)致成本的增加，降低了性價(jià)比，還有燒結(jié)達(dá)不到一定的溫度會(huì)導(dǎo)致碳化硅陶瓷的斷裂韌性較低，即脆性較大，這就需要對(duì)碳化硅陶瓷進(jìn)行一系列的工藝改性。

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，提供一種利用復(fù)合金屬氧化物熔融進(jìn)行碳化硅陶瓷增強(qiáng)的方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種利用復(fù)合金屬氧化物熔融進(jìn)行碳化硅陶瓷增強(qiáng)的方法，包括以下具體步驟：

（1）將無數(shù)乙醇加入適量的去離子水中制成體積濃度為70%的乙醇溶液待用；將碳化硅粉體、丙烯酰胺、亞甲基雙丙烯酰胺以及上述體積濃度為70%的乙醇溶液按照一定的比例混合，然后加入球磨罐中進(jìn)行球磨50-60分鐘，形成混合漿料；

（2）將混合漿料中加入適量的四甲基二乙胺以及過硫酸銨，以400-500轉(zhuǎn)/分的速度攪拌均勻后將其注模成型，常溫下凝膠2-3小時(shí)后脫模，將碳化硅陶瓷坯體放入真空干燥箱中以70-80℃的溫度干燥1.5-2小時(shí)，最后將其放入馬弗爐中，以8-10℃/min的升溫速率升溫至1350-1400℃，有氧條件下保溫90-120分鐘，得到多孔碳化硅陶瓷坯體；

（3）將氧化鎂、三氧化二鋁、三氧化二釔按照一定的比例混合均勻，然后將粉體放入高溫電阻爐中以1250-1300℃燒結(jié)60-80分鐘，取出后水淬，得到塊狀氧化物，將其破碎后進(jìn)行干法球磨60-90分鐘，得到氧化物粉料；

（4）將氧化物粉料中加入3-3.5倍量的去離子水中，攪拌均勻形成氧化物粉漿，然后將步驟（2）產(chǎn)物多孔碳化硅陶瓷坯體浸泡在氧化物粉漿中60-90分鐘后取出，繼續(xù)將氧化物粉漿涂覆在陶瓷坯體表面，涂膜厚度控制在2.5-3㎜，最后將其放入高溫電阻爐中以一定的升溫速率升溫至1400-1500℃，保溫滲透4.5-5小時(shí)，隨后隨爐冷卻即可。

一種利用復(fù)合金屬氧化物熔融進(jìn)行碳化硅陶瓷增強(qiáng)的方法，步驟（1）中所述的碳化硅粉體、丙烯酰胺、亞甲基雙丙烯酰胺以及上述體積濃度為70%的乙醇溶液按照一定的比例混合是指按照質(zhì)量比20:10:1:69的比例混合。

一種利用復(fù)合金屬氧化物熔融進(jìn)行碳化硅陶瓷增強(qiáng)的方法，步驟（2）中所述的四甲基二乙胺的添加量為混合漿料的1%，過硫酸銨的添加量為混合漿料的2.5%。

一種利用復(fù)合金屬氧化物熔融進(jìn)行碳化硅陶瓷增強(qiáng)的方法，步驟（3）中所述的氧化鎂、三氧化二鋁、三氧化二釔按照一定的比例混合均勻是指以50:40:10的比例混合均勻。

一種利用復(fù)合金屬氧化物熔融進(jìn)行碳化硅陶瓷增強(qiáng)的方法，步驟（4）中所述的氧化物粉料與多孔碳化硅陶瓷坯體的質(zhì)量比為1:3。

一種利用復(fù)合金屬氧化物熔融進(jìn)行碳化硅陶瓷增強(qiáng)的方法，步驟（4）中所述的以一定的升溫速率是指以5-8℃/min的速率進(jìn)行升溫。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明以乙醇和水作為分散介質(zhì)，在碳化硅粉體含量為20%的條件下，采用凝膠注模成型–燒結(jié)工藝制備多孔碳化硅陶瓷坯體，其孔形貌呈均勻的三維無規(guī)則貫通結(jié)構(gòu)，然后將其浸漬在氧化鎂、三氧化二鋁、三氧化二釔熔融水淬后制成的金屬粉漿中，通過浸漬，金屬粉漿浸潤入多孔碳化硅陶瓷坯體的孔隙中，由于多孔碳化硅在燒結(jié)后表面形成一層二氧化硅薄膜，通過再次燒結(jié)與金屬粉漿中的氧化鎂、三氧化二鋁、三氧化二釔等成分熔融形成高溫熔體，且熔體中析晶產(chǎn)生某些晶相物質(zhì)，隨著燒結(jié)溫度的提高，晶相物質(zhì)生成量增加，提高了陶瓷的強(qiáng)度，與普通工藝采用的直接燒結(jié)制成的碳化硅陶瓷的強(qiáng)度有所提高，且斷裂韌性具有明顯的提高。

本發(fā)明工藝便于工業(yè)控制，采用二次燒結(jié)制備出增強(qiáng)的碳化硅陶瓷，與普通一次燒結(jié)相比，降低了燒結(jié)成型溫度，減少了能耗，提高了生產(chǎn)效率，且制成的碳化硅陶瓷具有較強(qiáng)的斷裂韌性、高溫強(qiáng)度，非常適合制造高溫陶瓷鍋等日用陶瓷器具。

具體實(shí)施方式