[發明專利]一種納米級碳化硅陶瓷燒結穩定劑及其制備方法

在審

• 申請號: 202011206979.X
• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112341212A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 龔曄
• 申請（專利權）人: 常州市卓群納米新材料有限公司
• 主分類號: C04B35/64
• 分類號: C04B35/64;C04B35/565;C04B35/622
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 謝新萍

本發明屬于陶瓷材料技術領域，具體涉及一種納米級碳化硅陶瓷燒結穩定劑及其制備方法。納米級碳化硅陶瓷燒結穩定劑由水，無水乙酸，檸檬酸和納米級氧化釔和納米級石墨烯復合粉體組成。所得穩定劑用于制備納米級碳化硅陶瓷，在碳化硅粉體中均勻分散，能夠降低燒結溫度，提高碳化硅粉體顆粒燒結的均勻性，從而提高碳化硅陶瓷的耐高溫性能、抗彎強度和致密度，制得的碳化硅陶瓷具有較低的氣孔率和較高的熱導率。

技術領域

本發明屬于陶瓷材料技術領域，具體涉及一種納米級碳化硅陶瓷燒結穩定劑及其制備方法。

背景技術

碳化硅陶瓷具有優良的力學性能、優良的抗氧化性、高的抗磨損性以及低的摩擦系數等。碳化硅的最大特點是高溫強度高，普通陶瓷材料在1200～1400攝氏度時強度將顯著降低，碳化硅陶瓷不僅具有高的室溫強度，耐腐蝕性，耐磨性和低摩擦系數，而且還具有高的高溫強度和抗蠕變性。使用溫度可達1600℃，再加上碳化硅陶瓷的熱傳導能力也較高，在陶瓷中僅次于氧化鈹陶瓷，因此，碳化硅已經廣泛應用于高溫軸承、防彈板、噴嘴、高溫耐蝕部件以及高溫和高頻范圍的電子設備零部件等領域。

碳化硅無壓燒結是比較常用的燒結方式，但是無壓燒結溫度在2100～2200℃之間，能耗較高，成本偏高，降低溫度會導致碳化硅陶瓷顆粒間結合力降低引起致密度降低，如果能降低燒結溫度，比較適合大批量生產；熱壓燒結工藝只能生產形狀簡單的SiC零件，一次性熱壓燒結工藝生產的產品數量非常少，不利于工業生產；熱等靜壓燒結可以得到形狀復雜的致密相態產品，且產品具有良好的力學性能，但髖部燒結必須密封空白，難以實現工業生產；反應燒結溫度低(140 0～1600℃)，可以生產復雜的產品，但仍有8％～20％的游離硅殘留在坯料中，這限制了碳化硅的高溫力學性能及其在強酸、強堿中的應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種納米級碳化硅陶瓷燒結穩定劑及其制備方法，將少量燒結穩定劑在碳化硅粉體中均勻分散，以實現在無壓燒結的工藝下，降低燒結溫度，提高碳化硅粉體顆粒燒結的均勻性，提高碳化硅陶瓷的耐高溫性能和抗彎強度。

本發明提供的納米級碳化硅陶瓷燒結穩定劑由水，無水乙酸，檸檬酸和納米級氧化釔和納米級石墨烯復合粉體組成，其中，水，無水乙酸，檸檬酸和納米級復合粉體的質量份數比為：50：(5-10)：(1-2)：5。

其中，納米級復合粉體由粒徑為20-40nm的納米級氧化釔粉體和粒徑為50-100nm的納米級石墨烯粉體組成，復合粉體按照質量百分比的組成為：納米級氧化釔粉體60-80％，納米級石墨烯粉體20-40％。

本發明還提供了納米級碳化硅陶瓷燒結穩定劑的制備方法，其具體方法為：

(1)按照計量比，取去離子水，加入無水乙酸，再加入檸檬酸，充分攪拌后加入臥式研磨機中；

(2)按照計量比，分別稱取粒徑為20-40nm的納米級氧化釔粉體和粒徑為50-100nm的納米級石墨烯粉體，加入臥式研磨機中；

(3)開啟研磨，研磨轉速2500r/min，研磨時間2小時；將研磨后的漿料取出，檢測漿料Zata電位和粘度；即得納米級碳化硅陶瓷燒結穩定劑。

本發明方法制備的納米級碳化硅陶瓷燒結穩定劑用于制備納米級碳化硅陶瓷，其具體應用方法步驟如下：

(1)、按照計量比，取去離子水放入球磨機中，取D50：3-5微米的碳化硅粉體放入球磨機中球磨10分鐘；

碳化硅粉體與水的質量比為1:1.5-2.5。

(2)將得到的陶瓷燒結穩定劑加入球磨機中球磨2-4小時；

陶瓷燒結穩定劑的加入量為微米碳化硅粉體質量的1-3％；

(3)將步驟(2)得到的混合物用噴霧造粒機進行造粒，使造粒后粒度D50：40微米；