[发明专利]一种高纯高致密碳化硅陶瓷及其制造方法

说明书

本发明公开了一种高纯高致密碳化硅陶瓷及其制造方法，采用不同粒度的碳化硅陶瓷粉体为主要原料，利用石墨粉和纳米炭黑为结合剂，树脂为粘结剂，采用喷雾造粒工艺均匀混合，通过干压成型、等静压成型或者浇注成型等多种成型方法得到陶瓷素胚，坯体经过干燥、固化后，采用第一次高温纯化热处理，第二次反应渗硅热处理，最后经过表面处理，获得高纯高致密碳化硅陶瓷。采用该工艺制造的碳化硅陶瓷纯度高，各种金属杂质含量低于200ppm，材料的致密度达99％以上，能够广泛应用于纯度和强度要求高的光伏、LED或者半导体应用领域。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷及其制造方法，属于工程陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种高纯高致密碳化硅陶瓷及其制造方法。

背景技术

碳化硅陶瓷具有优良的常温力学性能，如高强度、高硬度等，能够应用于各种力学强度要求高的常温承载部件。同时，碳化硅又具有优良的抗氧化性、高温力学性能(强度、抗蠕变性等)是已知陶瓷材料中最佳的，因此又被广泛应用于耐高温承载部件。

碳化硅陶瓷根据配方体系和烧结工艺的不同，一般可分为反应烧结、无压烧结和重结晶烧结体系。不同的材料体系获得了不同的性能，可以应用于不同的工况，如无压烧结碳化硅陶瓷，以碳化硼和碳作为烧结助剂，耐腐蚀性能好，特别适合应用于强酸强碱的化工领域；反应烧结碳化硅陶瓷成本低，以硅作为第二结合相，特别适合应用于温度在1300度以内的高温窑炉领域。重结晶碳化硅陶瓷由于不含有任何第二相，抗氧化性能好，特别适用于温度1300度以上的高温窑炉领域，同时由于其烧结温度高，金属杂质相对较低，在一些金属杂质含量高的领域应用较广，但存在的缺点是结构强度较低。

半导体领域，特别是涉及到高纯硅高温热处理的领域，对陶瓷的需求越来越大。其中第一个要求是耐高温，通常在1300度左右。第二要求是高纯度。高温下不能有金属杂质的析出，要求金属杂质含量在100ppm以内，特别是要求B元素含量要低于10ppm。第三个要求是高荷载，要求材料具有高的结构强度。应该来说，目前通常的碳化硅陶瓷材料均不能满足以上应用，这些领域中大都是采用高纯的石墨表面化学气相沉积碳化硅涂层的材料解决，成本非常高。因此急需找到一种低成本的高纯高致密碳化硅陶瓷及其制造方法。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种高纯高致密碳化硅陶瓷及其制造方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高纯高致密碳化硅陶瓷，由以下重量含量的各物质制成：

粒度级配碳化硅微粉85-95％、

炭黑5-15％、

热固性酚醛树脂树脂6-10％、

四甲基氢氧化铵0.3-0.8％、

纯水0.5-1.5％。

进一步地，粒度级配碳化硅微粉由以下重量含量的混合粉体组成：

粒度为45-50μm的碳化硅微粉50-55％、

粒度为9-11μm的碳化硅微粉45-50％。

进一步地，碳化硅微粉的纯度大于98wt％。

进一步地，炭黑的粒径为40-50um，炭黑的纯度大于98wt％。

进一步地，粒度级配碳化硅微粉的重量含量为88-92％，炭黑的重量含量为8-12％，热固性酚醛树脂树脂的重量含量为8％，四甲基氢氧化铵的重量含量为0.5％，纯水的重量含量为0.8％。

高纯高致密碳化硅陶瓷的制造方法的步骤为：