[发明专利]一种碳化硅-金属复合材料导电环及其制备方法

说明书

本发明涉及一种碳化硅‑金属复合材料导电环及其制备方法，所述导电环材料包括SiC粉、Fe粉、Al粉，制备方法包括原料准备、干燥、冷压成型、烧结。在铝粉液相烧结温度下，Fe与Al发生反应会生成AlFe₃，AlFe，Al₂Fe，Al₅Fe和Al₃Fe等的多种金属间化合物，通过控制烧结温度和烧结时间，使其与铝粉在烧结反应过程中产生金属间化合物和氧化物相，构筑一种含金属、金属间化合物和氧化物相的导电网状结构，包覆碳化硅颗粒，从而得到高电阻率和高抗折强度的碳化硅‑金属复合材料导电环。

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，涉及一种碳化硅-金属复合材料导电环及其制备方法。

背景技术

碳化硅陶瓷材料具有优良的力学性能、耐磨损、耐酸碱腐蚀性强、热导率高、抗氧化性强、极低的热膨胀系数、尺寸稳定性和化学稳定性好等特点，在新能源电动汽车行业有着广泛的应用前景。虽然单晶碳化硅具有很高的电阻率，但其制备成本高，工艺复杂，应用受到很大的限制。因此，现有技术主要是对碳化硅陶瓷进行改进处理来提高电阻率。发明专利CN104098335A公开了一种高电阻率碳化硅陶瓷及其制备方法,其组成包括0.54-3.08wt％的氧化铝、3.46-6.92wt％的氧化铒以及碳化硅，其以氧化铝以及氧化铒作为烧结助剂，通过放电等离子液相烧结法来制备高电阻率的碳化硅陶瓷，一方面该技术对强度没有技术要求，另一方面采用在放电等离子烧结炉中1650-1750℃的真空条件下高温烧结工艺，工艺条件苛刻，制造成本高。

现有技术中也意识到了随着芯片的小型化使得导电电子件需要兼顾高电阻率和高的抗折强度以提高使用寿命，如CN 1790561 A公开了一种用于形成闭合磁路电子部件的铁氧体材料，以Fe₂O₃、CuO、ZnO、NiO作为主成分，添加Bi₂O₃、SnO₂、Cr₂O₃，从而在提高电阻率的同时提高抗折强度，但一是其为铁氧体材料用于芯片，其采用组分成本高，工艺复杂；二是尽管能够兼顾高电阻率和高抗折强度，但是在不同的应用领域下抗折强度还应进一步加强。

然而，在新能源电动汽车技术领域，对电阻率和抗折强度有着特殊要求，本领域急需开发一种要求具有低成本、高电阻率、高抗折强度的碳化硅-金属复合材料导电环等元器件及其相应的工艺简单的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，通过在碳化硅中主要添加Fe粉和Al粉，经冷压成型和氧化气氛环境下的低温烧结，制备出一种要求高电阻率为1×10³-1×10⁴Ω·cm、高抗折强度为90-120MPa的碳化硅-金属复合材料导电环及其相应的低成本制备方法，从而可以广泛用于新能源电动汽车领域。

本发明的目的主要通过以下技术方案实现：

本发明涉及一种碳化硅-金属复合材料导电环制备工艺，其包括以下步骤：

S1、原料准备

原料包括SiC粉、Fe粉、Al粉，按重量百分比，SiC粉、Fe粉、Al粉含量分别为：

SiC粉 20-40；

Fe粉 35-65；

Al粉 15-25；

S2、干燥

将铝粉、铁粉和SiC粉末分别放到真空干燥炉中进行干燥处理，在100℃下保温3小时；

S3、研磨

将铝粉、铁粉和SiC粉加入到行星式球磨机进行无钢球混料，转速300r/min，混料时间5小时；

S4、冷压成型