[发明专利]一种基于硅烷硼酸酯双组份偶联剂碳化硅陶瓷制造方法

权利要求书

1.一种基于硅烷硼酸酯双组份偶联剂碳化硅陶瓷的制造方法，其特征在于采用了硅烷硼酸酯双组份偶联剂键合的SiC-Al₂O₃-Y₂O₃体系，该体系能在1800℃的低温下通过简单的工艺过程烧结制备得到相对致密度超过98％的致密碳化硅陶瓷，极大地降低了碳化硅生产过程的能源消耗；Al₂O₃和Y₂O₃作为体系的烧结助剂，在烧结温度(1750℃-1800℃)下，Al₂O₃-Y₂O₃形成液相YAG，使碳和硅原子能在该较低温度下加速扩散而烧结；而体系中的双组份偶联剂通过烷氧基的水解在主体SiC表面及助剂Al₂O₃、Y₂O₃表面形成牢固的化学键合，同时两种偶联剂通过N-B配位键相互键合在主体碳化硅表层形成牢固而致密的烧结助剂包覆层；将主要原料95-98wt％碳化硅粉、2-5wt％硅烷偶联剂A常温下在高能球磨机中混合球磨3-5小时得到物料I；将烧结助剂30-70wt％Al₂O₃、28-65wt％Y₂O₃、2-5wt％硼酸酯偶联剂B在高能球磨机中混合球磨4-8小时得到物料II；将85-95wt％物料I、2-10wt％物料II、3-5wt％结合剂在高能球磨机中混合球磨5-10小时后经过过筛、成型、固化、高温烧结等主要工艺步骤，形成碳化硅陶瓷产品。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于硅烷偶联剂A是γ-氨丙基三乙氧基硅烷、环己胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、己二胺基甲基三乙氧基硅烷中的一种；硼酸酯偶联剂B是二乙醇胺硼酸酯、硼酸胺基三乙酯、硼酸三乙酯中的一种。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于主体碳化硅的颗粒粒径应在0.5-5微米之间，Al₂O₃、Y₂O₃烧结助剂的颗粒尺度在200纳米以下，从而有利于在主体碳化硅粉体表面形成致密、均匀、薄的烧结助剂包覆层，也有利于用较少的助剂量完成较低温度下的烧结过程。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于结合剂是酚醛树脂、PVA(聚乙烯醇)中的一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于高温烧结是在真空的条件下，在微压Ar气(0.10-0.13MPa)气氛保护下程序升温，1300℃以下5-8℃/分钟，1300℃以上温度区间的升温速率为10-15℃/分钟，保温温度为1750℃-1800℃，保温时间为0.5-3小时。