CN104177086A - 碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟的制备工艺 - Google Patents

碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟的制备工艺 Download PDF

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牛金叶
田贵山
魏春城
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Abstract

本发明涉及碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟的制备工艺，属于陶瓷材料制备领域，其特征在于采用以下步骤：（1）将原料碳化锆、碳化硅、氮化硼和高温烧结助剂按重量百分比为：50～60%：5～15%：25～35%：2～5%混合，加入无水乙醇球磨1～3天得到混合均匀的料浆；（2）料浆在旋转蒸发器上蒸发烘干，然后研磨得到混合粉料；（3）再将混合粉料装入石墨磨具中，在氩气气氛下热压烧结，烧结温度为1900～2000℃，压力为20～40MPa，即得碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷；（4）导电陶瓷经过机械切割、磨、铣即得碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟。本发明制备工艺简单、所得材料可加工性强，使用寿命长，适用于大规模生产。

Description

碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟的制备工艺
 
所属技术领域
本发明提供一种碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟的制备工艺，属于陶瓷材料制备领域。
背景技术
真空蒸发镀铝行业对舟皿材料提出了以下多方面的要求：合适的电阻率范围及电阻温度系数；优良的耐热性；优良的耐热冲击性；优良的耐铝液腐蚀性；高温下与铝液良好的润湿性；易机械加工性能；足够的机械强度等。
早期，蒸发舟材料是石墨，但它易被液铝腐蚀，因此寿命非常短。目前，导电陶瓷蒸发舟主要有两组元蒸发舟（TiB2-BN）和三组元蒸发舟（TiB2-BN-AlN）。这是由于 TiB2和BN都具有特殊的物理和化学性能：TiB2具有高熔点、高化学稳定性、高硬度，同时又具有良好的导电性和导热性；而B N 则具有良好的高温电绝缘性及耐熔融金属腐蚀性，最突出的优点是极好的耐热冲击性能及易机加工性能，因此选用TiB2-BN二组元制备蒸发舟，又因为BN与液铝可反应生成AlN形成一层保护膜，也直接采用TiB2-BN-AlN三组分来制备蒸发舟。
但，TiB2抗氧化性不理想。在120～450℃范围内，TiB2粉末在TG中测定有轻微增重现象发生，在此温度范围内多次循环，再无增重现象发生，说明其表面已形成了一层氧化保护膜，避免材料内部继续氧化。温度超过900～1000℃后，TiB2剧烈氧化。TiB2抗氧化性不理想降低了TiB2基导电陶瓷蒸发舟的使用寿命。
碳化锆具有极高的熔点、强度，电阻率为42μΩ·cm，具有较好的导电性；抗氧化性优良，在500℃下，ZrC粉末在TG中测定无增重和失重现象发生，500～800℃，增重19%，氧化生成ZrO2，ZrO2保护膜能阻碍陶瓷内部被氧化。而碳化锆基导电陶瓷蒸发舟尚无报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服上述缺陷、工艺简单、烧成温度低、使用寿命长的碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟的制备工艺，其技术方案为：
（1）将原料碳化锆、碳化硅、氮化硼和高温烧结助剂按重量百分比为：40～50%：5～15%：35～45%：2～5%混合，加入无水乙醇球磨1～3天得到混合均匀的料浆；（2）料浆在旋转蒸发器上蒸发烘干，然后研磨得到混合粉料；（3）再将混合粉料装入表面涂覆氮化硼的石墨磨具中，在氩气气氛下热压烧结，烧结温度为1900～2000℃，保温0.5～2h，压力为20～40 MPa，即得碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷；（4）碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷经过机械切割、磨、铣即得碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟。
所述的碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟的制备工艺，原料碳化锆的粒径为1～5μm，碳化硅的粒径为0.5～2μm。
所述的碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟的制备工艺，原料氮化硼为片状，粒径为0.5～5μm，厚度为50～200nm。
所述的碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟的制备工艺，中高温烧结助剂由Al粉和Y2O3中的一种或两种的混合。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、本发明主料碳化锆具有优良的导电性，在满足导电陶瓷蒸发舟的电阻率要求下，使得碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟的原料配比调节范围大；
2、本发明原料碳化硅的加入能降低碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟的烧结温度，提高材料的致密化，而致密性的提高能增强材料的抗铝液腐蚀性；
3、本发明原料碳化硅具有较好的抗铝液侵蚀性，高温氧化能生成致密的二氧化硅保护膜，使得碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟的使用寿命能得到提高；
4、通过调节原料配比，碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟的电阻率可根据不同的使用要求在200～1500μΩ·cm范围内可调。
具体实施方式
实施例1
1、将原料5000克1μm的碳化锆、1500克0.5μm的碳化硅、3000克粒径为0.5μm，厚度为200nm的片状氮化硼和500克Al粉混合，加入无水乙醇球磨1天得到混合均匀的料浆；
2、料浆在旋转蒸发器上蒸发烘干，然后研磨得到混合粉料；
3、再将混合粉料装入表面涂覆氮化硼的石墨磨具中，在氩气气氛下热压烧结，烧结温度为1900℃，保温2h，压力为20 MPa，即得碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷；
4、碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷经过机械切割、磨、铣即得碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟。
实施例2
1、将原料6000克5μm的碳化锆、1200克2μm的碳化硅、2500克粒径为5μm，厚度为200nm的片状氮化硼和300克Al粉混合，加入无水乙醇球磨3天得到混合均匀的料浆；
2、料浆在旋转蒸发器上蒸发烘干，然后研磨得到混合粉料；
3、再将混合粉料装入表面涂覆氮化硼的石墨磨具中，在氩气气氛下热压烧结，烧结温度为2000℃，保温0.5h，压力为40 MPa，即得碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷；
4、碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷经过机械切割、磨、铣即得碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟。
实施例3
1、将原料5500克2μm的碳化锆、500克1μm的碳化硅、3500克粒径为2μm，厚度为100nm的片状氮化硼、200克Al粉和300克Y2O3粉、混合，加入无水乙醇球磨2天得到混合均匀的料浆；
2、料浆在旋转蒸发器上蒸发烘干，然后研磨得到混合粉料；
3、再将混合粉料装入表面涂覆氮化硼的石墨磨具中，在氩气气氛下热压烧结，烧结温度为1950℃，保温1h，压力为30 MPa，即得碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷；
4、碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷经过机械切割、磨、铣即得碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟。
实施例4
1、将原料6000克3μm的碳化锆、1000克0.5μm的碳化硅、2800克粒径为1μm，厚度为50nm的片状氮化硼和200克Y2O3粉混合，加入无水乙醇球磨1天得到混合均匀的料浆；
2、料浆在旋转蒸发器上蒸发烘干，然后研磨得到混合粉料；
3、再将混合粉料装入表面涂覆氮化硼的石墨磨具中，在氩气气氛下热压烧结，烧结温度为1950℃，保温0.5h，压力为30 MPa，即得碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷；
4、碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷经过机械切割、磨、铣即得碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟。

Claims (4)

1.一种碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟的制备工艺，其特征在于采用以下步骤：（1）将原料碳化锆、碳化硅、氮化硼和高温烧结助剂按重量百分比为：50～60%：5～15%：25～35%：2～5%混合，加入无水乙醇球磨1～3天得到混合均匀的料浆；（2）料浆在旋转蒸发器上蒸发烘干，然后研磨得到混合粉料；（3）再将混合粉料装入表面涂覆氮化硼的石墨磨具中，在氩气气氛下热压烧结，烧结温度为1900～2000℃，保温0.5～2h，压力为20～40MPa，即得碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷；（4）碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷经过机械切割、磨、铣即得碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟。
2.如权利要求1所述的碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟的制备工艺，其特征在于：步骤（1）中原料碳化锆的粒径为1～5μm，碳化硅的粒径为0.5～2μm。
3.如权利要求1所述的碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟的制备工艺，其特征在于：步骤（1）中原料氮化硼为片状，粒径为0.5～5μm，厚度为50～200nm。
4.如权利要求1所述的碳化锆-碳化硅-氮化硼三元导电陶瓷蒸发舟的制备工艺，其特征在于：步骤（1）中高温烧结助剂由Al粉和Y2O3中的一种或两种的混合。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108341673A (zh) * 2018-04-21 2018-07-31 王传忠 一种高强度复合导电陶瓷材料及其制备方法
CN113474313A (zh) * 2018-12-27 2021-10-01 迈图高新材料石英股份有限公司 包括氮化硼和二硼化钛的陶瓷复合物加热器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102424596A (zh) * 2011-09-06 2012-04-25 哈尔滨工业大学 SiC纳米颗粒及SiC晶须混杂增韧ZrC基超高温陶瓷复合材料及其制备方法
CN103088302A (zh) * 2013-02-04 2013-05-08 福州赛瑞特新材料技术开发有限公司 一种氮化硼-石墨组合蒸发舟

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102424596A (zh) * 2011-09-06 2012-04-25 哈尔滨工业大学 SiC纳米颗粒及SiC晶须混杂增韧ZrC基超高温陶瓷复合材料及其制备方法
CN103088302A (zh) * 2013-02-04 2013-05-08 福州赛瑞特新材料技术开发有限公司 一种氮化硼-石墨组合蒸发舟

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
马宝霞等: "热压烧结ZrC-SiC-Cg复相陶瓷的组织与力学性能", 《稀有金属材料与工程》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108341673A (zh) * 2018-04-21 2018-07-31 王传忠 一种高强度复合导电陶瓷材料及其制备方法
CN113474313A (zh) * 2018-12-27 2021-10-01 迈图高新材料石英股份有限公司 包括氮化硼和二硼化钛的陶瓷复合物加热器

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