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(shù)領(lǐng)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3~5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?zé)Y(jié)爐中進行燒結(jié)，燒結(jié)溫度1050～1150℃，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(shù)領(lǐng)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(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[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(yīng)用于航空航天、機械工業(yè)、電子等各個領(lǐng)域，市場前景廣闊。
[0003]碳化硅的化學(xué)穩(wěn)定性與其氧化特性有密切關(guān)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Ca0、Mg0在I 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(dǎo)熱系數(shù)，使其制件在加熱及冷卻過程中受到的熱應(yīng)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(yīng)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(dá)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(yīng)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?zé)岬褥o壓燒結(jié)碳化硅陶瓷以及化學(xué)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(shù)方案是:
一種碳化硅陶瓷，各組分的重量份為: 碳化硅6(T90份、二氧化硅3(T50份、甘油1(T20份、無水乙醇15~20份、聚乙二醇l(Tl5份、去尚子水100~120份；
碳化硅6(T70份、二氧化硅3(T40份、甘油1(T15份、無水乙醇18~20份、聚乙二醇13~15份、去離子水110~120份；
碳化硅8(T90份、二氧化硅4(T50份、甘油1(T15份、無水乙醇18~20份、聚乙二醇13~15份、去離子水110~120份；
碳化硅7(T80份、二氧化硅4(T50份、甘油15~20份、無水乙醇15~18份、聚乙二醇13~15份、去離子水110~120份；
碳化硅65~85份、二氧化硅4(T50份、甘油15~20份、無水乙醇15~18份、聚乙二醇10~13份、去離子水100~110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?zé)Y(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(shù)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(lǐng)域應(yīng)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(xì)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?zé)Y(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?zé)Y(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?zé)Y(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?zé)Y(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?zé)Y(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(T90份、二氧化硅3(T50份、甘油1(T20份、無水乙醇15~20份、聚乙二醇l(Tl5份、去尚子水100~120份。
2.一種碳化硅陶瓷，其特征在于:由下列重量份的組分組成: 碳化硅6(T70份、二氧化硅3(T40份、甘油1(T15份、無水乙醇18~20份、聚乙二醇13~15份、去離子水110~120份。
3.一種碳化硅陶瓷，其特征在于:由下列重量份的組分組成: 碳化硅8(T90份、二氧化硅4(T50份、甘油1(T15份、無水乙醇18~20份、聚乙二醇13~15份、去離子水110~120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(T80份、二氧化硅4(T50份、甘油15~20份、無水乙醇15~18份、聚乙二醇13~15份、去離子水110~120份。
5.一種碳化硅陶瓷，其特征在于:由下列重量份的組分組成: 碳化硅65~85份、二氧化硅4(T50份、甘油15~20份、無水乙醇15~18份、聚乙二醇10~13份、去離子水10(Tll0份。
6.一種碳化硅陶瓷，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。
7.一種碳化硅陶瓷，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。
8.一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?zé)Y(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】C04B35/565GK103641481SQ201310641065
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4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