[发明专利]一种碳化硅陶瓷的微型部件的生产工艺

说明书

本发明公开了一种碳化硅陶瓷的微型部件的生产工艺，包括以下方法步骤，a，粉料的制作，使用Si粉末作为原料，并配置研磨介质，湿式球磨对Si粉进行粉碎处理，球磨使用碳化硅球和有碳化硅内衬的罐，使Si粉细化到直径2‑8μm；b，将硅粉末与焦炭混合，利用二氧化硅和石油焦，加入食盐和木屑，置入电炉中，进行持续加热，然后取料；c，将步骤b中碳化硅粉进行设计预烧体，然后机械加工成薄片，并使用精密研磨机械或微细电火花加工机械对薄片进行微细加工；d，将加工后的工件置于石墨或碳化硅坩埚中；e，将碳化处理后的工件进行加工，最后进行磨削和抛光。本发明结合激光、超声等现代先进的加工技术融入到产品加工中，提高了产品的生产效率和质量。

技术领域

本发明涉及陶瓷加工技术领域，尤其是一种碳化硅陶瓷的微型部件的生产工艺。

背景技术

SiC陶瓷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(强度、抗蠕变性等)是已知陶瓷材料中最佳的。热压烧结、无压烧结、热等静压烧结的材料，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。抗氧化性也是所有非氧化物陶瓷中最好的。别名金刚砂，SiC陶瓷在石油、化工、微电子、汽车、航天、航空、造纸、激光、矿业及原子能等工业领域获得了广泛的应用。

SiC陶瓷的缺点是断裂韧性较低，即脆性较大，并且传统的碳化硅陶瓷加工工艺较为落后，产品加工不够精细，生产效率较慢，针对以上的问题，在此我们提出一种碳化硅陶瓷的微型部件的生产工艺。

发明内容

本发明为解决上述现象，采用以下改性的技术方案，一种碳化硅陶瓷的微型部件的生产工艺，包括以下方法步骤，

a，粉料的制作，使用Si粉末作为原料，并配置浓度为80％～90％的乙醇作为溶剂，将其倒入并与原料混合，然后充分浸渍3小时-6小时后进行混合，时间控制在0.5小时以内，作为研磨介质，湿式球磨对Si粉进行粉碎处理，球磨使用碳化硅球和有碳化硅内衬的罐，使Si粉细化到直径2-8μm；

b，将硅粉末与焦炭混合，利用其中的二氧化硅和石油焦，加入食盐和木屑，置入电炉中，进行持续加热，然后取料；

c，将步骤b中碳化硅粉进行设计预烧体，然后机械加工成薄片，机械加工成的薄片直径为3-28mm，厚度为1-6mm，并使用精密研磨机械或微细电火花加工机械对所述薄片进行微细加工；

d，将加工后的工件置于石墨或碳化硅坩埚中，放入通有一氧化碳的电炉腔室内进行碳化处理，并在坩埚底部铺垫碳酸钙颗粒，将工件置于碳酸钙颗粒之上，在1300-1450℃温度范围内进行碳化处理；

e，将碳化处理后的工件进行加工，最后进行磨削和抛光，完成碳化硅陶瓷的微型部件的加工生产。

作为本发明的进一步优选方式，步骤b中，所述电炉所用的烧成方法为埋粉烧成，通电即为加热开始，炉心体温度约2500℃，炉料达到1450℃时开始合成SiC，且放出一氧化碳，可以进行收集，每组电炉配备一组变压器，生产时只对单一电炉供电，根据电负荷特性调节电压来基本上保持恒功率，大功率电炉加热约8-16h，停电后生成SiC的反应基本结束，再经过15-45min冷却拆除侧墙，然后逐步取出炉料。

作为本发明的进一步优选方式，步骤d中，可以持续向电炉腔室内持续送入一氧化碳，直至加工结束，一氧化碳保持流量为0.3-0.5L/s。

作为本发明的进一步优选方式，步骤e中，在对工件加工可选择激光加工，激光加工利用高能量密度108-1010w/cm²的均匀激光束作为热源,局部点熔融或汽化而去除材料多余部分，通过控制激光束在陶瓷材料表面的聚焦位置,实现三维复杂形状材料的加工，选择激光钻孔和切割所需激光功率为150W-15kW。