一种整体式碳化硅防弹板坯体及其制备方法技术

本申请公开了一种整体式碳化硅防弹板坯体及其制备方法。一方面，本申请提供了一种整体式碳化硅防弹板坯体，所述碳化硅防弹板坯体各组分及重量份数配比为：碳化硅微粉18

【技术实现步骤摘要】
一种整体式碳化硅防弹板坯体及其制备方法


[0001]本申请涉及无机非金属材料领域，尤其是涉及一种整体式碳化硅防弹板坯体及其制备方法。

技术介绍

[0002]在防弹领域中，随着科技的发展，现代化武器的毁伤力的强大，特种陶瓷因其高强度、高硬度、低密度和高耐磨等特点，在防弹领域得到广泛应用。
[0003]防弹陶瓷主要有氧化铝、碳化硼和碳化硅三类，但氧化铝硬度低、密度大；碳化硼硬度高、密度低，但价格昂贵；而碳化硅因为共价键很强，且Si
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C键的离子型占比很少，因此具有优良的力学性能、比重小，密度仅为氧化铝防弹片的82％，且价格较低，因此广受青睐。
[0004]早期碳化硅防弹板主要采用分体式拼装面板，但小块拼装，要求操作复杂、成本增加、效率低，且由于是拼装而成，不仅，拼装成的面板不符人体人体曲线，影响穿着舒适感，而且拼接处存在安全隐患。
[0005]随着生产技术的发展，目前市场上在生产的整体式碳化硅防弹板，采用人体曲线设计，穿着舒适，无拼接处安全隐患。但现有的生产工艺，生产效率低下，制备的防弹板变形率高、易开裂、有缺陷。
[0006]因此，急需开发一种性能优异的整体式碳化硅防弹板；且其生产工艺效率高、成本低、变形率低和开裂缺陷少。

技术实现思路

[0007]为了解决上述至少一种技术问题，开发一种性能优异的整体式碳化硅防弹板；且效率高、成本低、变形率低和开裂缺陷少的生产工艺，本申请提供一种碳化硅防弹板坯体及其制备方法。
[0008]第一方面，本申请提供的一种整体式碳化硅防弹板坯体，所述碳化硅防弹板坯体各组分及重量份数配比为：碳化硅微粉18
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25份；炭粉2
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4份；树脂1.8
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2.5份；分散剂1
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2份；粘合剂1
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2份；去离子水24
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40份；所述炭粉为石墨和炭黑的混合物。
[0009]通过采用上述技术方案，石墨和炭黑，在本申请中，两者不仅是作为碳源的存在，且石墨和炭黑的润滑性能，和分散剂的共同作用下，使得制备的浆料粘度降低，避免了组分分布不合理，出现团聚现象，保证了浆料的均匀分布，而石墨和炭黑的协同作用下，更大提高了这一有益效果，制备的素坯体积密度增加，显气孔率降低。树脂作为补充碳源的存在，同时也因粘合的特点，和粘合剂共同使用。
[0010]可选的，所述碳化硅防弹板坯体各组分及重量份数配比为：碳化硅微粉20
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22份；炭粉2.5
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3份；树脂2
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2.2份；分散剂1
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2份；粘合剂1
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2份；去离子水26
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32份。
[0011]通过采用上述技术方案，各组分配比得到了进一步优化，制备的坯体各项性能更佳，坯体的硬度和抗弯强度更好。
[0012]可选的，所述石墨和炭黑的重量比例为1:1.5
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2.5。
[0013]通过采用上述技术方案，石墨和炭黑的配比在1:1.5
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2.5时，两者的协同效果更好，浆料的粘度可保持在适当的范围，制备的粉体松装密度大，流动性能优异。
[0014]可选的，所述碳化硅微粉为亚微米级。
[0015]通过采用上述技术方案，碳化硅微粉使用亚微米级，增大了粉体的表面能，降低了烧结温度。
[0016]可选的，所述石墨粒径为40
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90nm，炭黑粒径为40
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90nm。
[0017]可选的，所述分散剂为聚丙烯酸，所述粘合剂采用聚乙烯醇和羧甲基纤维素中的一种或两种组合，所述树脂采用酚醛树脂和丙烯酸树脂中的一种或两种组合。
[0018]第二方面，本申请提供的整体式碳化硅防弹板坯体的制备方法，包括以下步骤：S1：混料按比例加入碳化硅微粉、石墨、炭黑、树脂、分散剂、粘合剂、去离子水，混合均匀配成浆料；S2：喷雾造粒将混合浆料进行离心喷雾造粒制备粉体，热风进口温度为200
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250℃，出口温度为80
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90℃，进料速度为4
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6kg/h，雾化器转速为8000
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24000r/min；S3：压制成型将造粒的粉体，压制成生坯，压力控制为100
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200Mpa；S4：坯体烘干S4.1将生坯静置石墨托盘至少10min，测量生坯无变形后；S4.2将生坯放入石墨托盘进行微波烘干，炉腔温度为50
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60℃，热风温度为120
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160℃，烘干时间为1
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2h，微波烘干后，测量生坯无变形；S4.3将生坯固定，进行低温烘干，烘干温度为75
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85℃，烘干时间至少24h；S4.4在低温烘干后，将生坯升温后装炉；S5：反应烧结将保温后的生坯进行装炉操作，根据生坯的重量，按配比称取硅砂，搅拌烘干，均匀平铺石墨件上，将生坯竖直平稳放置石墨件上，进炉烧结。
[0019]通过采用上述技术方案，本申请的工艺简单，易操作；本申请采用特定的喷雾造粒，使制备的粉体松装密度高，流动角小；压制生坯时，控制压力为100
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200Mpa，颗粒被破坏，相互之间发生粘合，形成多曲面形状，使制备的生坯密度保持合适的范围，确保生坯有足够的空隙，保证了坯体的Si的渗入均匀，避免出现硅和碳的富集或残碳或烧结不完全；在反应烧结前，采用特定的微波烘干工艺，微波射到毛坯时，自身产生的热量，水分溢出表面，通过热风机吹热风带走水分，从而使制备的生坯快速定型，水分基本去除，树脂部分固化，避免了，直接进入烘干室烘干，因生坯中水分并未烘干完全，进而导致在烘干室中水分蒸发，导致产品变形、开裂或缺陷，且石墨托盘地使用，避免了因托盘的变形进而导致产品的变形，使制备的坯体大大降低了变形率，减少了开裂和缺陷现象的发生，从而节约了成本，生产效率大大提高；反应烧结时，硅砂与生坯中的碳发生反应，生成碳化硅，其碳化硅与生坯中存在的碳化硅结合反应，游离的Si填充坯体中的气孔，形成致密的碳化硅防弹坯体。
[0020]可选的，所述石墨托盘有加工与毛坯凹面吻合的曲率，表面有均布密集孔洞，且铣有横槽或竖槽。
[0021]通过采用上述技术方案，生坯经过烘干工艺后大大降低了变形率。
[0022]可选的，所述S2粉体为规则球状，粒径分布为50
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100μm，含水量为0.5
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0.8％。
[0023]通过采用上述技术方案，喷雾造粒颗后，粉体为规则球状，粒度为50
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100μm，使得制备的粉体松装密度高，粉体颗粒级配合理，且粉料之间的流动性能优异，使制备的生坯密度均匀；制备的粉体含水量为0.5
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0.8％，碳化硅防弹生坯进行烘干时，加速了烘干效率，且烘干时，降低了生坯的变形率。
[0024]可选的，所述S4.4中，温度为115
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种整体式碳化硅防弹板坯体，其特征在于，所述碳化硅防弹板坯体各组分及重量份数配比为：碳化硅微粉18
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25份；炭粉2
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4份；树脂1.8
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2.5份；分散剂1
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2份；粘合剂1
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2份；去离子水24
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40份；所述炭粉为石墨和炭黑的混合物。2.根据权利要求1所述的一种整体式碳化硅防弹板坯体，其特征在于，所述碳化硅防弹板坯体各组分及重量份数配比为：碳化硅微粉20
‑
22份；炭粉2.5
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3份；树脂2
‑
2.2份；分散剂1
‑
2份；粘合剂1
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2份；去离子水26
‑
32份。3.根据权利要求1所述的一种整体式碳化硅防弹板坯体，其特征在于，所述石墨和炭黑的重量比例为1:1.5
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2.5。4.根据权利要求1所述的一种整体式碳化硅防弹板坯体，其特征在于，所述碳化硅微粉为亚微米级；所述石墨粒径为40
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90nm，炭黑粒径为40
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90nm。5.根据权利要求1所述的一种整体式碳化硅防弹板坯体，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸，所述粘合剂采用聚乙烯醇和羧甲基纤维素中的一种或两种组合，所述树脂采用酚醛树脂和丙烯酸树脂中的一种或两种组合。6.一种权利要求1所述的整体式碳化硅防弹板坯体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：混料按比例加入碳化硅微粉、石墨、炭黑、树脂、分散剂、粘合剂、去离子水，混合均匀配成浆料；S2：喷雾造粒将混合浆料进行离心喷雾造粒制备粉体，热风进口温度为200
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250℃，出口温度为80
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90...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴修政，李兆敏，车效华，翟彦霞，邱传波，
申请(专利权)人：山东宝纳新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：