一種碳化硅陶瓷及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碳化硅陶瓷及其制備方法，屬于陶瓷生產(chǎn)【技術領域】，其中各組成的重量份為碳化硅60~90份、二氧化硅30~50份、甘油10~20份、無水乙醇15~20份、聚乙二醇10~15份、去離子水100~120份，其制備方法是將所述原料按上述比例混合均勻，用高純度氧化鋁磨球，球磨3飛小時，使物料混合均勻，之后加熱蒸發(fā)，除去溶劑，對所得的塊狀物體進行干壓一次成型，成型壓力為150?180MPa，放入真空高溫燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度1050?1150°C，燒結(jié)時間3?4小時，得碳化硅陶瓷；該陶瓷耐磨耐熱耐壓，外觀光滑有光澤。
【專利說明】一種碳化硅陶瓷及其制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種碳化硅陶瓷及其制備方法，屬于陶瓷生產(chǎn)【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 碳化硅是一種人造材料，只是在人工合成碳化硅之后，才證實隕石中及地殼上偶 然存在碳化硅，碳化硅的分子式為SiC，分子量為40. 07,質(zhì)量百分組成為70.045的硅與 29. 955的碳，碳化硅的密度為3. 16~3. 2g/c。由于碳化硅陶瓷具有諸多優(yōu)異的性能，近年來 被廣泛應用于航空航天、機械工業(yè)、電子等各個領域，市場前景廣闊。
[0003] 碳化硅的化學穩(wěn)定性與其氧化特性有密切關系。碳化硅本身很容易氧化，但它氧 化之后形成了一層二氧化硅薄膜，氧化進程逐步被阻礙。在空氣中，碳化硅于800°C時就開 始氧化，但很緩慢；隨著溫度升高，則氧化速度急速加快。碳化硅的氧化速率，在氧氣中比 在空氣中快1.6倍；氧化速率的速度隨著時間推移而減慢。如果以時間推移對氧化的數(shù)量 描圖，可以得到典型的拋物線圖形.這反映出二氧化硅保護層對碳化硅氧化速率的阻礙作 用。
[0004] 氧化時，若同時存在著能將二氧化硅薄膜移去或使之破裂的物質(zhì)，則碳化硅就易 被進一步氧化。例如：鐵、錳等金屬有幾種化合價，其氧化物能將碳化硅氧化，并且又能與 二氧化硅生成低熔點化合物，能侵蝕碳化硅。例如，F(xiàn)eO在I 300°C、Mn0在I 360°C能侵蝕 碳化娃；而CaO、MgO在1 000°C就能侵蝕碳化娃。
[0005] 同時，碳化硅所具有的低熱膨脹系數(shù)和高導熱系數(shù)，使其制件在加熱及冷卻過程 中受到的熱應力較小，這就是為什么碳化硅制件特別耐熱震的原因。綜上所述，碳化硅陶瓷 具有多種優(yōu)良性能，在工業(yè)上的應用前景廣。
[0006] 碳化硅是一種典型的共價鍵結(jié)合的穩(wěn)定化合物，加上它的擴散系數(shù)低，很難用常 規(guī)的燒結(jié)方法達到致密化，必須通過添加一些燒結(jié)助劑以降低表面能或增加表面積，以及 采用特殊工藝處理來獲得致密的碳化硅陶瓷。
[0007] 按燒結(jié)工藝來劃分，碳化硅陶瓷可以分為重結(jié)晶碳化硅陶瓷、反應燒結(jié)碳化硅陶 瓷、無壓燒結(jié)碳化硅陶瓷、熱壓燒結(jié)碳化硅陶瓷、高溫熱等靜壓燒結(jié)碳化硅陶瓷以及化學氣 相沉積碳化硅。采用不同工藝制備的碳化硅其性能有較大的差別，即使采用同一工藝制備 的碳化硅，由于各家公司采用的原料、添加劑不同，其性能相差也較大。
[0008] CN 201210361269. 3公開了一種利用碳化硅固體廢料制備碳化硅陶瓷的方法，該 方法利用了碳化硅固體廢料為原料，雖然實現(xiàn)了變廢為寶，但是該方法燒結(jié)時需1200°C保 溫60分鐘，溫度高且時間長，因此耗能較大，不利于產(chǎn)品的成本控制，且廢料的處理不夠完 善，產(chǎn)品的質(zhì)量不穩(wěn)定。本發(fā)明開發(fā)一種碳化硅陶瓷及其制備方法，保證產(chǎn)品良好的性能， 同時制備方法簡單易行，適于在工業(yè)上的大規(guī)模生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是提供一種碳化硅陶瓷，該陶瓷耐磨耐熱耐壓，外觀光滑有光澤。
[0010] 為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術方案是： 一種碳化硅陶瓷，各組分的重量份為： 碳化硅6(Γ90份、二氧化硅3(Γ50份、甘油1(Γ20份、無水乙醇15?20份、聚乙二醇1(Γ15 份、去尚子水100?120份； 碳化硅6(Γ70份、二氧化硅3(Γ40份、甘油1(Γ15份、無水乙醇18?20份、聚乙二醇13?15 份、去離子水1ΚΓ120份； 碳化硅8(Γ90份、二氧化硅4(Γ50份、甘油1(Γ15份、無水乙醇18?20份、聚乙二醇13?15 份、去離子水1ΚΓ120份； 碳化硅7(Γ80份、二氧化硅4(Γ50份、甘油15?20份、無水乙醇15?18份、聚乙二醇13?15 份、去離子水1ΚΓ120份； 碳化硅65?85份、二氧化硅4(Γ50份、甘油15?20份、無水乙醇15?18份、聚乙二醇KTl3 份、去離子水KKTllO份； 碳化硅70份、二氧化硅40份、甘油10份、無水乙醇20份、聚乙二醇13份、去離子水 120 份； 碳化硅80份、二氧化硅50份、甘油15份、無水乙醇18份、聚乙二醇13份、去離子水 110 份。
[0011] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種碳化硅陶瓷的制備方法，包括如下步驟： 將所述原料按上述比例混合均勻，用高純度氧化鋁磨球，球磨3~5小時，使物料混合均 勻，之后加熱蒸發(fā)，除去溶劑，對所得的塊狀物體進行干壓一次成型，成型壓力為150? 180MPa，放入真空高溫燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度1050?1150°C，燒結(jié)時間3?4小時， 得碳化硅陶瓷。
[0012] 本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術的有益效果是： 本發(fā)明的碳化硅陶瓷，具有良好的耐磨耐熱耐壓性能，能在機械工業(yè)、電子等各個領域 應用，市場前景廣闊；另外，本發(fā)明制備碳化硅的工藝，煅燒溫度低、時間短，能有效降低能 耗，控制成本。

【具體實施方式】
[0013] 下面通過實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明，這些實施例僅用來說明本發(fā)明，并 不限制本發(fā)明的范圍。
[0014] 實施例1 一種碳化硅陶瓷，各組分的重量份為： 碳化硅70份、二氧化硅40份、甘油10份、無水乙醇20份、聚乙二醇13份、去離子水 120 份。
[0015] 其制備方法，包括以下步驟： 將所述原料按上述比例混合均勻，用高純度氧化鋁磨球，球磨3小時，使物料混合均 勻，之后加熱蒸發(fā)，除去溶劑，對所得的塊狀物體進行干壓一次成型，成型壓力為180MPa， 放入真空高溫燒結(jié)爐中進行燒結(jié),燒結(jié)溫度1150°C，燒結(jié)時間4小時，得碳化硅陶瓷。
[0016] 實施例2 一種碳化硅陶瓷，各組分的重量份為： 碳化硅80份、二氧化硅50份、甘油15份、無水乙醇18份、聚乙二醇13份、去離子水 110 份。
[0017] 其制備方法，包括以下步驟： 將所述原料按上述比例混合均勻，用高純度氧化鋁磨球，球磨5小時，使物料混合均 勻，之后加熱蒸發(fā)，除去溶劑，對所得的塊狀物體進行干壓一次成型，成型壓力為180MPa， 放入真空高溫燒結(jié)爐中進行燒結(jié),燒結(jié)溫度1150°C，燒結(jié)時間4小時，得碳化硅陶瓷。
[0018] 實施例3 一種碳化硅陶瓷，各組分的重量份為： 碳化硅65份、二氧化硅40份、甘油15份、無水乙醇18份、聚乙二醇13份、去離子水 100 份。
[0019] 其制備方法，包括以下步驟： 將所述原料按上述比例混合均勻，用高純度氧化鋁磨球，球磨5小時，使物料混合均 勻，之后加熱蒸發(fā)，除去溶劑，對所得的塊狀物體進行干壓一次成型，成型壓力為150MPa， 放入真空高溫燒結(jié)爐中進行燒結(jié),燒結(jié)溫度1150°C，燒結(jié)時間4小時，得碳化硅陶瓷。
[0020] 實施例4 一種碳化硅陶瓷，各組分的重量份為： 碳化硅85份、二氧化硅40份、甘油20份、無水乙醇18份、聚乙二醇13份、去離子水 110 份。
[0021] 其制備方法，包括以下步驟： 將所述原料按上述比例混合均勻，用高純度氧化鋁磨球，球磨5小時，使物料混合均 勻，之后加熱蒸發(fā)，除去溶劑，對所得的塊狀物體進行干壓一次成型，成型壓力為150MPa， 放入真空高溫燒結(jié)爐中進行燒結(jié),燒結(jié)溫度1050°C，燒結(jié)時間4小時，得碳化硅陶瓷。
[0022] 實施例5 一種碳化硅陶瓷，各組分的重量份為： 碳化硅90份、二氧化硅50份、甘油15份、無水乙醇18份、聚乙二醇15份、去離子水 120 份。
[0023] 其制備方法，包括以下步驟： 將所述原料按上述比例混合均勻，用高純度氧化鋁磨球，球磨5小時，使物料混合均 勻，之后加熱蒸發(fā)，除去溶劑，對所得的塊狀物體進行干壓一次成型，成型壓力為150MPa， 放入真空高溫燒結(jié)爐中進行燒結(jié),燒結(jié)溫度1050°C，燒結(jié)時間3小時，得碳化硅陶瓷。
【權(quán)利要求】
1. 一種碳化硅陶瓷，其特征在于：由下列重量份的組分組成： 碳化硅6(Γ90份、二氧化硅3(Γ50份、甘油1(Γ20份、無水乙醇15?20份、聚乙二醇1(Γ15 份、去尚子水100?120份。
2. -種碳化硅陶瓷，其特征在于：由下列重量份的組分組成： 碳化硅6(Γ70份、二氧化硅3(Γ40份、甘油1(Γ15份、無水乙醇18?20份、聚乙二醇13?15 份、去離子水1ΚΓ120份。
3. -種碳化硅陶瓷，其特征在于：由下列重量份的組分組成： 碳化硅8(Γ90份、二氧化硅4(Γ50份、甘油1(Γ15份、無水乙醇18?20份、聚乙二醇13?15 份、去離子水1ΚΓ120份。
4. 一種碳化硅陶瓷，其特征在于：由下列重量份的組分組成： 碳化硅7(Γ80份、二氧化硅4(Γ50份、甘油15?20份、無水乙醇15?18份、聚乙二醇13?15 份、去離子水1ΚΓ120份。
5. -種碳化硅陶瓷，其特征在于：由下列重量份的組分組成： 碳化硅65?85份、二氧化硅4(Γ50份、甘油15?20份、無水乙醇15?18份、聚乙二醇1(Γ13 份、去離子水KKTllO份。
6. -種碳化硅陶瓷，其特征在于：由下列重量份的組分組成： 碳化硅70份、二氧化硅40份、甘油10份、無水乙醇20份、聚乙二醇13份、去離子水 120 份。
7. -種碳化硅陶瓷，其特征在于：由下列重量份的組分組成： 碳化硅80份、二氧化硅50份、甘油15份、無水乙醇18份、聚乙二醇13份、去離子水 110 份。
8. -種碳化硅陶瓷的制備方法，其特征在于：包括以下步驟： 將所述原料按上述比例混合均勻，用高純度氧化鋁磨球，球磨3~5小時，使物料混合均 勻，之后加熱蒸發(fā)，除去溶劑，對所得的塊狀物體進行干壓一次成型，成型壓力為150? 180MPa，放入真空高溫燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度1050?1150°C，燒結(jié)時間3?4小時， 得碳化硅陶瓷。
【文檔編號】C04B35/565GK104211406SQ201410450529
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】李志堅 申請人:佛山市新戰(zhàn)略知識產(chǎn)權(quán)文化有限公司