一种高密度无压烧结碳化硅陶瓷的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高密度无压烧结碳化硅陶瓷的制备方法，属于陶瓷制备技术领域，包括粉料处理，制备混合粉，混合粉改性，压制，真空脱脂，烧结；所述粉料处理，将碳化硅粉末加入到处理剂中，将温度升高后进行搅拌，搅拌10

【技术实现步骤摘要】
一种高密度无压烧结碳化硅陶瓷的制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷制备
，具体涉及一种高密度无压烧结碳化硅陶瓷的制备方法。

技术介绍

[0002]碳化硅陶瓷属于陶瓷材料的一种，不仅具有优良的常温力学性能，如高的抗弯强度、优良的抗氧化性、良好的耐腐蚀性、高的抗磨损以及低的摩擦系数，而且高温力学性能是已知陶瓷材料中最佳的，由热压烧结、无压烧结、热等静压烧结制备的碳化硅陶瓷，其高温强度可一直维持到1600℃，是陶瓷材料中高温强度最好的材料。
[0003]但是碳化硅陶瓷断裂韧性较低，脆性较大，而且易氧化和烧结困难，影响了碳化硅的应用和发展。现有的提高碳化硅陶瓷的断裂韧性的方法有：将纤维均匀地分布于碳化硅陶瓷原料之中，以提高陶瓷的强度和韧性；向碳化硅陶瓷中加入其他陶瓷材料制成复合陶瓷；向碳化硅陶瓷表面添加涂层；制备纳米陶瓷材料。但是上述方法主要是通过掺杂，复合和涂层等方法对碳化硅陶瓷进行改性，改性后会对碳化硅陶瓷的高温强度产生影响，而且还会影响碳化硅陶瓷的抗弯强度、抗氧化性、耐腐蚀性、抗磨损等。因此，研发一种新的碳化硅陶瓷的制备方法，能够在提高断裂韧性，降低脆性的同时，提高碳化硅陶瓷的高温强度及抗弯强度、抗氧化性、耐腐蚀性、抗磨损等性能，是目前的研发重点。
[0004]专利CN112279648A公开了一种无压烧结高韧性碳化硅，包括以下重量份的原料：碳化硅96
‑
98份、碳化硼0.8
‑
1.2份、石墨烯1
‑
3份、分散剂0.6
‑
0.8份、粘结剂4
‑
6份、酚醛树脂5
‑
7份、润滑液0.8
‑
1.2份、去离子水90
‑
110份；该专利的不足：制备的无压烧结高韧性碳化硅的高温强度低。
[0005]专利CN112062574A公开了一种高性能纳米的碳化硅陶瓷及其制备方法和应用，该碳化硅陶瓷是将聚碳硅烷作为前驱体和烧结助剂Al2O3‑
CeO2球磨混合后，在保护气氛下，先升温至200
‑
400℃保温，再升温至500
‑
1200℃裂解，得到混合粉体；再将混合粉体进行球磨、造粒，装入石墨模具中，施加压力1
‑
20MPa，在保护气氛下1200
‑
1450℃进行烧结制得；该专利的不足：制备的碳化硅陶瓷耐磨损性能差。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种高密度无压烧结碳化硅陶瓷的制备方法，能够在提高碳化硅陶瓷的断裂韧性，降低碳化硅陶瓷的脆性的同时，提高碳化硅陶瓷的高温强度及抗弯强度、抗氧化性、耐腐蚀性、抗磨损等性能。
[0007]为解决以上技术问题，本专利技术采取的技术方案如下：一种高密度无压烧结碳化硅陶瓷的制备方法，包括粉料处理，制备混合粉，混合粉改性，压制，真空脱脂，烧结。
[0008]所述粉料处理，将碳化硅粉末加入到处理剂中，将温度升高至50
‑
55℃后进行搅拌，控制搅拌速度为300
‑
350rpm，搅拌10
‑
20min后使用紫外灯进行紫外照射，并将搅拌速度
控制到400
‑
450rpm，紫外照射40
‑
50min后，停止搅拌和紫外照射，并将温度降低至室温，得到粉料液，然后对粉料液进行抽滤，将滤渣于50
‑
55℃下烘干，得到处理后的粉料。
[0009]其中，碳化硅粉末与处理剂的重量比为1：5
‑
8。
[0010]所述紫外照射过程中的紫外光波长为280
‑
320nm。
[0011]所述碳化硅的纯度为98.5
‑
99.5%，粒径为1
‑
3μm。
[0012]所述处理剂的组成，按重量份计，包括：30
‑
35份双氧水，8
‑
10份次氯酸，2
‑
4份过硫酸钠，3
‑
5份氯化铝，2
‑
3份羟丙基甲基纤维素，90
‑
95份去离子水。
[0013]所述制备混合粉，将处理后的粉料，纳米二氧化钛，碳化硼粉末，氧化锌混合均匀后置于热处理炉中，将热处理炉内的气体抽空，然后向热处理炉内充入氮气和氧气的混合气体，控制热处理炉内混合气体的气体压力为60
‑
80kPa，然后将热处理炉缓慢升温，控制升温速度为3
‑
5℃/min，待升温至450
‑
550℃，保温45
‑
50min后自然冷却至室温，得到预混合粉，然后对预混合粉进行球磨，控制球磨时的球料比为15
‑
20:1，球磨速度为550
‑
600rpm，球磨时间为3
‑
4h，球磨结束得到混合粉。
[0014]所述纳米二氧化钛的粒径为100
‑
200nm。
[0015]所述碳化硼粉末的粒径为10
‑
20μm。
[0016]其中，处理后的粉料，纳米二氧化钛，碳化硼粉末，氧化锌的质量比为35
‑
40：2
‑
3：5
‑
7：2
‑
4。
[0017]其中，混合气体中氮气和氧气的体积比为10
‑
12：1。
[0018]所述混合粉改性，将纳米碳化硅，葡萄糖，纳米氧化铝混合均匀后得到包覆粉，然后采用高频爆炸喷涂方式，使包覆粉在9
‑
10bar，3600
‑
3800℃的爆炸能量下，以1000
‑
1100m
·
s
‑1的速度被加热加速轰击到混合粉表面，得到改性后的混合粉。
[0019]其中，纳米碳化硅，葡萄糖，纳米氧化铝，混合粉的质量比为5
‑
8：3
‑
5：2
‑
4：30
‑
35。
[0020]所述压制，将改性后混合粉置于等静压机中，在180
‑
200MPa的条件下进行冷等静压压制，得到胚体。
[0021]所述真空脱脂，将胚体置于真空脱脂炉中脱脂，控制真空脱脂炉的真空度为20
‑
30kPa，将真空脱脂炉升温至700
‑
750℃，控制升温速度为5
‑
8℃/min，然后在700
‑
750℃下保温1.5
‑
2h后得到真空脱脂后的胚体。
[0022]所述烧结，将真空脱脂后的胚体置于无压烧结炉内，使用流动氮气作为保护气体，将无压烧结炉升温至2000
‑
2100℃，然后自然冷却至室温，得到碳化硅陶瓷。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高密度无压烧结碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，包括粉料处理，制备混合粉，混合粉改性，压制，真空脱脂，烧结；所述粉料处理，将碳化硅粉末加入到处理剂中，将温度升高至50
‑
55℃后进行搅拌，控制搅拌速度为300
‑
350rpm，搅拌10
‑
20min后使用紫外灯进行紫外照射，并将搅拌速度控制到400
‑
450rpm，紫外照射40
‑
50min后，停止搅拌和紫外照射，并将温度降低至室温，得到粉料液，然后对粉料液进行抽滤，将滤渣于50
‑
55℃下烘干，得到处理后的粉料；所述制备混合粉，将处理后的粉料，纳米二氧化钛，碳化硼粉末，氧化锌混合均匀后置于热处理炉中，将热处理炉内的气体抽空，然后向热处理炉内充入氮气和氧气的混合气体，控制热处理炉内混合气体的气体压力为60
‑
80kPa，然后将热处理炉缓慢升温，控制升温速度为3
‑
5℃/min，待升温至450
‑
550℃，保温45
‑
50min后自然冷却至室温，得到预混合粉，然后对预混合粉进行球磨，控制球磨时的球料比为15
‑
20:1，球磨速度为550
‑
600rpm，球磨时间为3
‑
4h，球磨结束得到混合粉；所述处理剂的组成，按重量份计，包括：30
‑
35份双氧水，8
‑
10份次氯酸，2
‑
4份过硫酸钠，3
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5份氯化铝，2
‑
3份羟丙基甲基纤维素，90
‑
95份去离子水；所述混合粉改性，将纳米碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：王汝江，于海培，董世昌，
申请(专利权)人：山东金鸿新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：