一種碳化硅陶瓷高溫耐腐蝕部件的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種碳化硅陶瓷高溫耐腐蝕部件的制備方法，屬于陶瓷生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)裝備的發(fā)展，尤其是能源、空間技術(shù)以及汽車工業(yè)的大力發(fā)展，對(duì)材料的科學(xué)研究提出了更高的要求，新材料的開發(fā)應(yīng)用直接影響著社會(huì)的進(jìn)步。在許多新興的應(yīng)用領(lǐng)域中，傳統(tǒng)的金屬材料在抗磨損、抗腐蝕、耐高溫等方面已經(jīng)不能夠滿足社會(huì)需求。因此，工程結(jié)構(gòu)陶瓷材料應(yīng)運(yùn)而生。它是在各種環(huán)境中應(yīng)用的各類耐磨、耐蝕、耐高溫和高強(qiáng)度的陶瓷構(gòu)件。單純的陶瓷雖然具有優(yōu)良的高溫性能，但由于其脆性和抗沖擊載荷的能力較弱，以及機(jī)械加工困難等不足之處，使其應(yīng)用范圍受到限制，因此復(fù)合陶瓷基材料是改變這種現(xiàn)象的一種有效途徑。金屬材料具有較好的強(qiáng)度、韌性，陶瓷材料具有良好的耐磨、耐蝕、耐高溫的性能，將這兩者進(jìn)行復(fù)合，使結(jié)構(gòu)陶瓷材料具有更加廣泛的應(yīng)用。本發(fā)明添加的不銹鋼粉末和金屬粉，提高了碳化硅陶瓷的高溫、耐腐蝕性能，并且提高了材料的相對(duì)密度，提高燒結(jié)性能，并且也降低了燒結(jié)溫度，節(jié)約了能源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種碳化硅陶瓷高溫耐腐蝕部件的制備方法。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明通過(guò)以下方案實(shí)施:
一種碳化硅陶瓷高溫耐腐蝕部件的制備方法，由下列重量份的原料制成:碳化硅60-80、聚乙烯醇2-3、陶土 4-6、不銹鋼粉末11_14、鈦粉6_8、鋁粉2_4、炭化秸桿3_5、硬脂酸鋁1-2、燒結(jié)助劑2-3、硅烷偶聯(lián)劑KH-5501-3、去離子水50-70 ；
所述燒結(jié)助劑是由下列重量份的原料制成:氧化鋁3-5、氧化釔1-2、氯化銨2-3、硝酸銥5-7、碳納米顆粒4-6、粘土粉4-5、二甲基硅油1-2、液體石蠟2-4、硅烷偶聯(lián)劑KH-5501-2、人造金剛石粉末2-4、醋酸乙烯樹脂2_3、磷酸三甲酚酯1_2、純化水3_5 ;制備方法是將氧化鋁、氧化釔、硝酸銥、碳納米顆粒和人造金剛石粉末混合加到混料機(jī)中，加入醋酸乙烯樹脂和純化水進(jìn)行濕法混合，2-3小時(shí)后將混合好的漿料加到膠磨機(jī)中研磨過(guò)100-200目篩，加熱干燥除去水分，再加入其余剩余的成分?jǐn)嚢杈鶆?，將所得的物料輸入噴霧造粒塔中制成顆粒即可。
[0005]本發(fā)明所述一種碳化硅陶瓷高溫耐腐蝕部件的制備方法，其特征在于，由以下具體步驟制成:
(1)將碳化硅、不銹鋼粉末、鈦粉、鋁粉和去離子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨3-5小時(shí)后加入硅烷偶聯(lián)劑KH-550攪拌均勻后過(guò)200-300目篩，再轉(zhuǎn)移到噴霧造粒機(jī)中制成顆粒備用；
(2)將除燒結(jié)助劑之外其余剩余的成分混合，以3-5°C/min的速度邊攪拌邊加熱，力口熱至50-70° C時(shí)保溫20-30分鐘，再將該混合物通過(guò)噴涂法噴涂到步驟(I)中的顆粒上，干燥后與燒結(jié)助劑混合均勻；
(3)將步驟(2)得到的物料送入模具中采用160-200MPa干壓成型得素胚，再將該素胚放入真空高溫?zé)Y(jié)爐中在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié),燒結(jié)溫度為1750-1900° C，保溫3-5小時(shí)后緩慢降溫到1600-1450° C，隨爐冷卻即得。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明制備的碳化硅復(fù)合基陶瓷工藝簡(jiǎn)單，成本低，性能好，添加的不銹鋼粉末和金屬粉明顯提高了陶瓷的高溫性和耐腐蝕性，并且增加了碳化硅陶瓷的相對(duì)密度，提高了燒結(jié)性能，延長(zhǎng)了使用壽命。
[0007]具體實(shí)施方案
下面通過(guò)具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0008]一種碳化硅陶瓷高溫耐腐蝕部件的制備方法，由下列重量份(公斤)的原料制成:碳化硅75、聚乙烯醇3、陶土 5、不銹鋼粉末11、鈦粉7、鋁粉4、炭化秸桿3、硬脂酸鋁1、燒結(jié)助劑3、硅烷偶聯(lián)劑KH-5502、去離子水70 ；
所述燒結(jié)助劑是由下列重量份(公斤)的原料制成:氧化鋁5、氧化釔2、氯化銨2、硝酸銥6、碳納米顆粒5、粘土粉4、二甲基硅油2、液體石蠟3、硅烷偶聯(lián)劑KH-5501、人造金剛石粉末3、醋酸乙烯樹脂2、磷酸三甲酚酯1、純化水5 ;制備方法是將氧化鋁、氧化釔、硝酸銥、碳納米顆粒和人造金剛石粉末混合加到混料機(jī)中，加入醋酸乙烯樹脂和純化水進(jìn)行濕法混合，3小時(shí)后將混合好的漿料加到膠磨機(jī)中研磨過(guò)200目篩，加熱干燥除去水分，再加入其余剩余的成分?jǐn)嚢杈鶆?，將所得的物料輸入噴霧造粒塔中制成顆粒即可。
[0009]本發(fā)明所述一種碳化硅陶瓷高溫耐腐蝕部件的制備方法，由以下具體步驟制成:
(1)將碳化硅、不銹鋼粉末、鈦粉、鋁粉和去離子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨5小時(shí)后加入硅烷偶聯(lián)劑KH-550攪拌均勻后過(guò)300目篩，再轉(zhuǎn)移到噴霧造粒機(jī)中制成顆粒備用；
(2)將除燒結(jié)助劑之外其余剩余的成分混合，以5°C/min的速度邊攪拌邊加熱，加熱至60° C時(shí)保溫30分鐘，再將該混合物通過(guò)噴涂法噴涂到步驟(I)中的顆粒上，干燥后與燒結(jié)助劑混合均勻；
(3)將步驟(2)得到的物料送入模具中采用ISOMPa干壓成型得素胚，再將該素胚放入真空高溫?zé)Y(jié)爐中在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1800° C，保溫5小時(shí)后緩慢降溫到1450° C，隨爐冷卻即得。
[0010]本實(shí)施例中陶瓷的性能指標(biāo)結(jié)果如下:
耐堿性實(shí)驗(yàn):不溶于任何強(qiáng)堿；
耐酸性試驗(yàn):不溶于任何強(qiáng)酸；
硬度(GPa):41.2 ；
彈性模量(GPa):420 ；
抗折強(qiáng)度(MPa):183 ；
斷裂韌性(Mpa/m1/2):4.43 ；
熱膨脹系數(shù)(10_5/K):2.1 ；
熱傳導(dǎo)率(W/mK):110。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳化硅陶瓷高溫耐腐蝕部件的制備方法，其特征在于，由下列重量份的原料制成:碳化硅60-80、聚乙烯醇2-3、陶土 4-6、不銹鋼粉末11_14、鈦粉6_8、鋁粉2_4、炭化秸桿3-5、硬脂酸鋁1-2、燒結(jié)助劑2-3、硅烷偶聯(lián)劑KH-5501-3、去離子水50-70 ； 所述燒結(jié)助劑是由下列重量份的原料制成:氧化鋁3-5、氧化釔1-2、氯化銨2-3、硝酸銥5-7、碳納米顆粒4-6、粘土粉4-5、二甲基硅油1-2、液體石蠟2-4、硅烷偶聯(lián)劑KH-5501-2、人造金剛石粉末2-4、醋酸乙烯樹脂2_3、磷酸三甲酚酯1_2、純化水3_5 ;制備方法是將氧化鋁、氧化釔、硝酸銥、碳納米顆粒和人造金剛石粉末混合加到混料機(jī)中，加入醋酸乙烯樹脂和純化水進(jìn)行濕法混合，2-3小時(shí)后將混合好的漿料加到膠磨機(jī)中研磨過(guò)100-200目篩，加熱干燥除去水分，再加入其余剩余的成分?jǐn)嚢杈鶆颍瑢⑺玫奈锪陷斎雵婌F造粒塔中制成顆粒即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種碳化硅陶瓷高溫耐腐蝕部件的制備方法，其特征在于，由以下具體步驟制成: (1)將碳化硅、不銹鋼粉末、鈦粉、鋁粉和去離子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨3-5小時(shí)后加入硅烷偶聯(lián)劑KH-550攪拌均勻后過(guò)200-300目篩，再轉(zhuǎn)移到噴霧造粒機(jī)中制成顆粒備用； (2)將除燒結(jié)助劑之外其余剩余的成分混合，以3-5°C/min的速度邊攪拌邊加熱，力口熱至50-70° C時(shí)保溫20-30分鐘，再將該混合物通過(guò)噴涂法噴涂到步驟(I)中的顆粒上，干燥后與燒結(jié)助劑混合均勻； (3)將步驟(2)得到的物料送入模具中采用160-200MPa干壓成型得素胚，再將該素胚放入真空高溫?zé)Y(jié)爐中在氬氣的保護(hù)下進(jìn)行燒結(jié),燒結(jié)溫度為1750-1900° C，保溫3-5小時(shí)后緩慢降溫到1600-1450° C，隨爐冷卻即得。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳化硅陶瓷高溫耐腐蝕部件的制備方法，其特征在于，由下列重量份的原料制成：碳化硅60-80、聚乙烯醇2-3、陶土4-6、不銹鋼粉末11-14、鈦粉6-8、鋁粉2-4、炭化秸稈3-5、硬脂酸鋁1-2、燒結(jié)助劑2-3、硅烷偶聯(lián)劑KH-5501-3、去離子水50-70；本發(fā)明制備的碳化硅復(fù)合基陶瓷工藝簡(jiǎn)單，成本低，性能好，添加的不銹鋼粉末和金屬粉明顯提高了陶瓷的高溫性和耐腐蝕性，并且增加了碳化硅陶瓷的相對(duì)密度，提高了燒結(jié)性能，延長(zhǎng)了使用壽命。
【IPC分類】C04B35-622, C04B35-565
【公開號(hào)】CN104649675
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510042542
【發(fā)明人】夏云
【申請(qǐng)人】安徽省和翰光電科技有限公司
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年1月28日