[发明专利]一种碳化硅陶瓷及其制备方法

说明书

本发明提供了一种碳化硅陶瓷及其制备方法。所述方法包括以如下重量百分比成分为原料经过冷等静压和液相烧结进行制备：陶瓷主原料、占陶瓷主原料重量2.5％‑3.5％的粘结剂和占陶瓷主原料重量1.5％‑2.5％的分散剂。一般的陶瓷材料成型都采用干压成型，干压成型时，由于压力分布不均匀而造成坯体内部密度分布不一致，从而影响材料的各种性能；相比较干压成型，冷等静压成型施压均匀，材料各个方向受到的压力相同，使材料的烧结密度、弯曲强度、抗折强度得到提高。

技术领域

本发明涉及陶瓷加工领域，具体的说，涉及一种碳化硅陶瓷及其制备方法。

背景技术

碳化硅(SiC)是典型的共价键化合物，单位晶胞由相同的硅碳四面体构成，硅原子处于中心，周围是碳。SiC晶体结构中C和Si键长，共价性强，晶格缺陷小，这种共价键合特征使碳化硅陶瓷材料具有优异的高温强度、耐磨性、耐腐蚀性及良好的导电、导热性；在航空、航天、机械、汽车、石化、冶金和电子等行业得到广泛应用。

目前碳化硅陶瓷作为内加热器保护套管在热浸镀锌领域已经得到了一定的应用，但单质的传统碳化硅制品不耐冲击，抗锌渣锌灰缠绕结瘤能力差，抗冲击性能差，不能随炉冷却，因此在国内使用时并未取得良好的经济效果。碳化硅基复合材料可以提高碳化硅材料的抗冲击性能，抗热震性能等，较单质碳化硅材料更优，更适宜于充当内加热器保护套材料。因此，需要寻找合理的配方与烧结制度来制得满足热浸镀锌使用工况的碳化硅基陶瓷材料。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种碳化硅陶瓷；该碳化硅陶瓷不仅具有较高的抗折强度、导热率和耐锌液侵蚀性能，而且还具有耐热震性和可加工性能。

本发明的另一目的在于提供所述碳化硅陶瓷的制备方法。

为达上述目的，一方面，本发明提供了一种碳化硅陶瓷的制备方法，其中，所述方法包括以如下重量百分比成分为原料经过冷等静压和液相烧结进行制备：陶瓷主原料、占陶瓷主原料重量2.5％-3.5％的粘结剂和占陶瓷主原料重量1.5％-2.5％的分散剂。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述陶瓷主原料以陶瓷主原料总重量为100％计包括如下重量百分比成分：碳化硅60％-70％、氮化硼或鳞片石墨8％-13％、硅粉5％-10％、氧化铝6％和三氧化二钇4％。

根据本发明一些具体实施方案，其中，本发明是在惰性气体中液相烧结得到碳化硅陶瓷。

其中氮化硼或鳞片石墨作为与陶瓷基体形成弱结合界面的第二相，不仅提高了碳化硅陶瓷的可加工性能，对陶瓷材料抗热震性能的提高也有积极的作用。

氮化硼或鳞片石墨与碳化硅体系之间难以烧结，所以引入氮化硼或鳞片石墨后材料的抗折强度有显著下降，为了在能够保持材料具有较高的热导率的条件下解决该问题，本发明发现硅粉能够增加碳化硅体系的强度。硅粉的作用有两个：

1.硅粉会与保护气氛氮气发生反应生成氮化硅。

2.硅粉能够在不同体系的试样中对细小的空隙进行填充。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述氮化硼为六方氮化硼。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述粘结剂选自聚乙烯醇；

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述分散剂选自四甲基氢氧化铵。

根据本发明一些具体实施方案，其中，所述碳化硅为按照如下粒径比配制的粉末：200μm:60μm：15μm:1μm＝0.55:0.2:0.2:0.05。