[发明专利]一种固相烧结碳化硅陶瓷湿法成型用低粘度高固含量水基浆料的制备方法

说明书

本发明涉及一种固相烧结碳化硅陶瓷湿法成型用低粘度高固含量水基浆料的制备方法，将水、水溶性碳化硅分散剂和烧结助剂用分散剂混合后，再加入碳化硅粉体和烧结助剂，经球磨混合得到所述水基浆料，所述烧结助剂粉体包括碳化硼粉体、硼粉中的至少一种和炭黑粉体；所述碳化硅粉体是由亚微米级碳化硅粉体、纳米级碳化硅粉体中的一种和微米级碳化硅粉体经过颗粒级配得到，所述微米级碳化硅粉体的中位粒径为1.0～50μm，所述亚微米级碳化硅粉体的中位粒径为0.1～1.0μm，所述纳米级碳化硅粉体的中位粒径为5nm～100nm。

技术领域

本发明涉及一种固相烧结碳化硅陶瓷湿法成型用低粘度高固含量水基浆料的制备方法。属于高技术陶瓷领域。

背景技术

固相烧结碳化硅陶瓷具有硬度大、高温强度好、热导率高、化学稳定性好等优异的物理化学特性，已被广泛用作耐磨、耐高温、抗腐蚀或传热的结构材料，例如轴套、密封环、防弹装甲、热电偶套筒、热交换管等。由于固相烧结碳化硅陶瓷瓷脆性大、硬度高、难加工的特点，复杂形状的固相烧结碳化硅陶瓷部件通常通过干压-等静压-坯体机加工-烧结的方式制取，存在工艺复杂、制备周期、成品率低的问题。湿法成型是一种可制备大尺寸、复杂形状陶瓷部件的有效方法，可避免上述问题，包括凝胶注模成型、注浆成型及流延成型等。湿法成型过程中核心问题之一是高固含量、低粘度浆料的制备，以便在干燥与烧结过程中降低收缩率，避免缺陷的产生，提升成品率。

目前固相烧结碳化硅陶瓷湿法成型用水基浆料的制备均以亚微米SiC粉体为主要原料，由于亚微米粉体的粒径小、比表面积高，颗粒间作用力大，在浆料中团聚趋势明显。为了在满足浇注条件下，提高浆料固含量，普遍采用不同分散剂对碳化硅、碳化硼(或硼粉)、炭黑进行表面改性的方式来实现，例如，董满江等(Manjiang Dong,Xiaojian Mao,Zhaoquan Zhang,Qian Liu.Gelcasting of SiC using epoxy resin as gelformer.Ceramics International 2009；35:1363–1366)，使用四甲基氢氧化铵改性的0.97μmSiC粉体制备了体积固含量为51.3vol％的SiC浆料；燕青之等(Xianhui Li,QingzhiYan,Meiqi Cao,Yingying Mi,Yongjun Han,Changchun Ge.The influence ofgranulation on the gelcasting of pressureless-sintered silicon carbideceramics.Ceramics International 2014；40:7245–7251)，使用四甲基氢氧化铵改性的0.51μmSiC粉体制备了体积固含量为50vol％的SiC浆料；张景贤等(Jingxian Zhang,Dongliang Jiang,Qingling Lin,Zhongming Chen,Zhengren Huang.Properties ofsilicon carbide ceramics from gelcasting and pressureless sintering.2015；65:12-16)使用四甲基氢氧化铵改性的0.58μmSiC粉体制备了体积固含量为52vol％的SiC浆料。综述所述，使用分散剂表面改性的方式仅能获得浆料固含量不超过52vol％的固相烧结碳化硅陶瓷湿法成型用水基浆料，浆料固含量有待进一步提升(55vol％～58vol％)。

发明内容

针对目前固相烧结碳化硅陶瓷湿法成型用水基浆料固含量有限(40-52vol％)的问题，本发明的目的在于提供一种固相烧结碳化硅陶瓷湿法成型用低粘度高固含量水基浆料及其制备方法。

一方面，本发明提供了一种固相烧结碳化硅陶瓷湿法成型用低粘度高固含量水基浆料的制备方法，将水、水溶性碳化硅分散剂和烧结助剂用分散剂混合后，再加入碳化硅粉体和烧结助剂，经球磨混合得到所述水基浆料，所述烧结助剂粉体包括碳化硼粉体、硼粉中的至少一种和炭黑粉体；