[其他]摻入多孔填料的陶瓷制品的制法

無效

• 申請號: 87106321
• 申請日: 1987-09-15
• 公開（公告）號: CN87106321A
• 公開（公告）日: 1988-06-15
• 發明（設計）人: 達夫·K·克里伯;阿達姆·J·吉辛格
• 申請（專利權）人: 蘭克西敦技術公司
• 主分類號: C22C29/12
• 分類號: C22C29/12
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 張元忠

本發明涉及含下文中定義的氧化反應產物的陶瓷制品的制法。具體地講，本發明涉及利用母體金屬同氣相氧化劑的氧化反應制造該制品的方法，從而形成摻入多孔填料的陶瓷基體并獲得該制法的產品。

陶瓷材料廣泛用于工業、機械、電氣和結構諸組件具有極重要的現代化工業意義，因為陶瓷材料具備許多優點，例如硬度、耐高溫性能、化學惰性、有利的電學性能和比較輕的重量。在現有的許多用途方面，陶瓷代替金屬以及開發金屬或其它材料不能適應的多種新型組件，令人注目。

對于高技術應用的陶瓷組件的制造仍存在一些附帶問題。傳統的陶瓷制法有一些缺點，包括能燒結的粉末成本高，粉末性能逐批重現性欠缺，燒結時明顯的收縮，容易留下成形工序產生的裂紋。

已經知道用產物的母體金屬同氧化劑反應制造一種氧化反應產物的陶瓷。本文所采用的“氧化反應產物”一詞是指處于氧化狀態的一種或多種金屬，其中一種金屬（下文統稱“母體金屬”）已經給出電子或同其它元素、化合物或其混合物（下文統稱“氧化劑”）共用電子。因此，在本定義下，一種“氧化反應產物”包括一種或多種母體金屬同諸如氧、氮、囟素、硫、磷、砷、碳、硼、硒、碲及化合物或其混合物等氧化劑的反應產物，該化合物或混合物諸如甲烷、乙烷、丙烷、乙炔、乙烯、丙烯（作為碳源），以及空氣、H₂/H₂O、CO/CO₂三種混合物。合適的母體金屬（沒有限制）的例子包括：鋁、鋯、鈦、硅、鋅、鉿和錫。

1985年3月15日遞交1985年9月25日以專利公布號0155831公布的并共岡轉讓的歐洲專利申請No.85301820.8敘述了用熔融母體金屬同氣相氧化劑氧化反應制造陶瓷材料的一種方法，其中母體金屬在含氣相氧化劑氣氛中被加熱到特定溫度范圍（在此溫度范圍母體金屬熔融，但低于氧化反應產物的熔點）。氧化反應產物形成并通過已經形成的氧化反應產物逐步輸送熔融的母體金屬而繼續進行反應，隨著另外的氧化反應產物的逐步形成而提供含或不含未氧化金屬的有要求厚度的陶瓷體。在某些情況下，可使用摻雜物（例如，一種或多種與母體金屬使用的材料配合）使陶瓷成形反應以所希望的進展方式繼續發展。

還知道用滲入一種氧化反應產物的予型件或可滲層來制造陶瓷復合材料。如上述歐洲專利申請的方法。這種填料的組成可以同于已形成的氧化反應產物，也可以不同于已形成的氧化反應產物。擴展表面的母體金屬同滲透性填料接觸，在氣相氧化劑存在下與摻雜物（當必要加入或加入有利時）加熱或是同母體金屬組成合金，或是沉積在母體金屬體表面上，或是分布在填料中。

在制造陶瓷復合材料的這些情況下，選擇操作條件以達到逐步滲透和反應，一般一直繼續到可滲透體完全滲入氧化反應產物。如果反應進行到母體金屬完全耗盡，那么制出的制品幾乎完全是多孔性氧化反應產物，還有游離的未氧化的金屬以及一些摻入的填料。如果母體金屬反應不完全，那么未反應的母體金屬可以分布在整個制成的制品上，并且可以構成互連的金屬。氧化反應產物成為摻入填料的一種多晶基體，由此生成陶瓷復合材料，其中可以有未反應的金屬和（或）孔隙以及填料。

用上述方法制造近似最終制品是可行的。例如，如果母體金屬被填料予型件的可滲透體或主要是惰性填料的顆粒層圍繞，在有氧化劑的情況下加熱到金屬完全氧化，那么所得陶瓷制品具有一個形狀與原始母體金屬原來的外形接近的內腔。如果可滲透體本身具有一定的外形，在此以外不形成氧化反應產物，那么制出的陶瓷制品將具有相應的外形。

對于上述過程，已發現填料可以是團粒、線、纖維、織物狀薄片等等。因為成本低，容易制成予型件，顆粒狀團粒的研究工作已經進行。在粒狀填料情況下，減小填料的粒度能改善制出的陶瓷填料復合材料的強度和其它一些機械性能。然而，實踐發現，用很細的粉末成形的原始型件（予型件）往往出現成型中的裂紋，該裂紋比最大的顆粒要大得多，從而減小材料的強度。此外，原始品的透氣性隨著粒度的減小而降低，從而使基體滲入予型件的氧化速度也降低。在某些情況下，氧不足會導致生成不希望的組分，例如AIN，AIN然后又水解，造成強度遞降。