[發明專利]一種堇青石基微晶玻璃結合碳化硅陶瓷材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110560043.5
• 申請日: 2021-05-21
• 公開（公告）號: CN113277852B
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發明（設計）人: 勞新斌;徐笑陽;涂治;江偉輝;梁健;吳倩;虞澎澎;苗立鋒;包鎮紅
• 申請（專利權）人: 景德鎮陶瓷大學
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/63
• 代理公司: 廣州廣信知識產權代理有限公司 44261
• 代理人: 李玉峰

本發明公開了一種堇青石基微晶玻璃結合碳化硅陶瓷材料，包括基料和結合劑，所述基料的組成為堇青石基微晶玻璃粉10～30wt％、氧化預處理碳化硅骨料70～90wt％；所述堇青石基微晶玻璃粉的組成為MgO15～22wt％、Al2O320～25wt％、SiO₂56～60wt％、Li₂O1～3wt％；所述氧化預處理碳化硅骨料為碳化硅骨料在1000～1100℃溫度下氧化處理1～2h制得；所述結合劑的用量為基料的8～12wt％。此外，還公開了上述堇青石基微晶玻璃結合碳化硅陶瓷材料的制備方法。本發明以堇青石基微晶玻璃為燒結助劑，通過在基體中原位合成的方式添加堇青石晶體，不僅提供了一種低溫燒結助劑，而且獲得了致密度高、燒結溫度低的碳化硅陶瓷材料，對于提高碳化硅陶瓷材料的品質、以及節約產品成本具有重要意義，有利于推廣應用和行業技術的進步與發展。

技術領域

本發明涉及陶瓷材料技術領域，尤其涉及一種堇青石基微晶玻璃結合碳化硅陶瓷材料及其制備方法。

背景技術

碳化硅具有極佳的抗熱震性、導熱性、機械性能和化學穩定性，但碳化硅是共價化合物，具有燒結困難的缺點，在低溫下很難燒結，它的燒結溫度通常高于1800℃。為提高碳化硅的致密度，降低其燒結溫度，添加一些易生成液相的結合劑是常用的手段。目前常用的結合劑為莫來石、堇青石、氧化鋁等，其中，莫來石和氧化鋁的熱膨脹系數較高，它們的加入不可避免地提高了材料的熱膨脹系數，而且它們本身的燒結溫度較高，所以燒結性能不佳。堇青石的熱膨脹系數小，但直接添加堇青石，其燒結效果也并不優良。

由于堇青石基微晶玻璃兼具了液相生成溫度低和熱膨脹系數小的優點，并且它的熱膨脹系數可通過調控晶體的數量進行調整，因此可作為性能優良的燒結助劑。然而，目前國內外學者報道的均是在較高的溫度段燒結，由于升溫過程中堇青石晶體已析出，減少了液相的含量，并不利于液相燒結，因此需要開發能低溫燒結的堇青石基微晶玻璃結合劑，以利于提高碳化硅陶瓷材料的性能。迄今為止，尚未有用于低溫燒結碳化硅的堇青石基微晶玻璃結合劑報道。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種堇青石基微晶玻璃結合碳化硅陶瓷材料，采用一種低溫生成液相、低膨脹的堇青石基微晶玻璃作為燒結助劑，以便通過原位合成方式引入堇青石，而獲得致密度高、燒結溫度低的碳化硅陶瓷材料。本發明的另一目的在于提供上述堇青石基微晶玻璃結合碳化硅陶瓷材料的制備方法。

本發明的目的通過以下技術方案予以實現：

本發明提供的一種堇青石基微晶玻璃結合碳化硅陶瓷材料，包括基料和結合劑，所述基料的組成為堇青石基微晶玻璃粉10～30wt％、氧化預處理碳化硅骨料70～90wt％；所述堇青石基微晶玻璃粉的組成為MgO 15～22wt％、Al₂O₃20～25wt％、SiO₂56～60wt％、Li₂O 1～3wt％；所述氧化預處理碳化硅骨料為碳化硅骨料在1000～1100℃溫度下氧化處理1～2h制得；所述結合劑的用量為基料的8～12wt％。

進一步地，本發明所述堇青石基微晶玻璃粉的粒度為10～75μm，所述碳化硅骨料的粒度為30～325目。

上述方案中，本發明所述結合劑為濃度5wt％的PVA溶液。

本發明的另一目的通過以下技術方案予以實現：

本發明提供的上述堇青石基微晶玻璃結合碳化硅陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按照所述堇青石基微晶玻璃粉的組成配比進行混合后，置于電爐中熔制成玻璃液，然后將玻璃液倒入水中淬冷得到玻璃塊，經球磨得到堇青石基微晶玻璃粉；

(2)將所述基料按照配比混合后，加入結合劑混合均勻，然后進行壓制成型、干燥，得到生坯；