[發(fā)明專利]一種固相燒結(jié)碳化硅陶瓷的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811307639.9
• 申請(qǐng)日: 2018-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN111138196A
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王惠民;王立公;周波;余小峰;陳敬;黑襄園;汪紅剛;潘帥;徐新文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 漢江弘源襄陽碳化硅特種陶瓷有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C04B35/565
• 分類號(hào): C04B35/565
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種固相燒結(jié)碳化硅陶瓷的制備方法，包括以下步驟：制備主料、制備水基碳化硅漿料、噴霧造粒、得到碳化硅素坯、燒結(jié)得到固相燒結(jié)碳化硅陶瓷，其中，主料以重量份計(jì)，將碳化硅80～92份，氧化釔2～4份，氣相白炭黑1～3份，鋰玻璃粉1～2份，二硼化鋁0.5～1份。固相燒結(jié)碳化硅陶瓷的燒結(jié)溫度下降到最低為1750℃，燒結(jié)溫度相對(duì)較低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種固相燒結(jié)碳化硅陶瓷的制備方法。

背景技術(shù)

碳化硅陶瓷具有優(yōu)良的高溫力學(xué)性能，抗氧化性強(qiáng)、耐磨損性好、熱穩(wěn)定性佳、熱膨脹系數(shù)小、熱導(dǎo)率大、硬度高以及抗熱震和耐化學(xué)腐蝕等優(yōu)良性能，被廣泛應(yīng)用于精密軸承、密封件、氣輪機(jī)轉(zhuǎn)子、噴嘴熱交換器部件及原子熱反應(yīng)堆材料等，并日益受到人們的重視。

碳化硅由于其共價(jià)鍵結(jié)合特點(diǎn)，碳化硅的界面能與表面能之比很高，其擴(kuò)散速度又很低，即使在2100℃的高溫下，C和Si在高純SiC中的自擴(kuò)散系數(shù)分別僅為1.5×10-10cm2/s和2.5×10-13cm2/s，因此純凈的碳化硅很難進(jìn)行致密化燒結(jié)，通常需要在高溫(2000℃以上)下添加燒結(jié)助劑或采用熱壓燒結(jié)才能獲得致密的陶瓷材料，碳化硅陶瓷的難燒結(jié)性使高性能碳化硅陶瓷的成本居高不下，嚴(yán)重阻礙了其應(yīng)用。目前，制備高密度碳化硅陶瓷的方法主要有無壓燒結(jié)，熱壓燒結(jié)，熱等靜壓燒結(jié)和反應(yīng)燒結(jié)等。無壓燒結(jié)可以制備復(fù)雜形狀和大尺寸的碳化硅部件，而且相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，因此，被認(rèn)為是碳化硅陶瓷的最有前途的燒結(jié)方法。在目前已知的碳化硅陶瓷的燒結(jié)方法中，仍然不可避免的存在著燒結(jié)溫度偏高、燒結(jié)助劑的用量偏多、所得碳化硅陶瓷的性能不夠理想、成本偏高等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足而提供一種固相燒結(jié)碳化硅陶瓷的制備方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種固相燒結(jié)碳化硅陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

S1，以重量份計(jì)，將碳化硅80～92份，氧化釔2～4份，氣相白炭黑1～3份，鋰玻璃粉1～2份，二硼化鋁0.5～1份，混合后攪拌均勻，配得主料；

S2，將主料、PEG400、粘結(jié)劑和去離子水進(jìn)行球磨混合，配制成固相含量為40％～60％的水基碳化硅漿料；所述PEG400占主料總重4.5～5.5％，所述粘結(jié)劑占主料總重2.5～3.5％；

S3，對(duì)所述水基碳化硅漿料進(jìn)行噴霧造粒，得到碳化硅造粉粒；

S4，對(duì)所述碳化硅造粉粒進(jìn)行干壓一次成型，得到高密度的碳化硅素坯；

S5，將上述碳化硅素坯放入真空高溫?zé)Y(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)間0.5～2小時(shí)，得固相燒結(jié)碳化硅陶瓷。

優(yōu)選的方案，所述主料還包括碳化硼2～3份。

優(yōu)選的方案，所述粘結(jié)劑是丙烯酸樹脂、酚醛樹脂、聚酰胺樹脂中的任意一種。

優(yōu)選的方案，步驟S3中，所述噴霧造粒時(shí)，所述水基碳化硅漿料的流量為2～3kg/h，熱風(fēng)進(jìn)口溫度為200～250℃。

優(yōu)選的方案，步驟S4中，干壓成型的壓力為100～170MPa。

優(yōu)選的方案，步驟S5中，所述燒結(jié)溫度為1750～1900℃。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

1、利用本發(fā)明的燒結(jié)體系，由于氧化釔和氣相白炭黑能夠在1670℃以上形成液相，使得固相燒結(jié)碳化硅陶瓷的燒結(jié)溫度下降到最低為1750℃，燒結(jié)溫度相對(duì)較低。

2、由于氧化釔高溫活化性能優(yōu)良和la3+半徑比Y3+的大，使得固相燒結(jié)碳化硅陶瓷的燒結(jié)致密度和力學(xué)性能都有了提高。