CN112876255A - 一种碳化硅陶瓷制品及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种碳化硅陶瓷制品及其制备方法，涉及陶瓷材料领域，包括骨料、粉料和结合剂，骨料与粉料按下述重量份配置而成：骨料与粉料的重量配比为：骨料∶粉料=55～65∶35～45；骨料为碳化硅颗粒；粉料为堇青石细粉、氧化铝细粉和金属铝粉；粉料的重量配比为：堇青石细粉∶氧化铝细粉：金属铝粉=70~80∶20~30∶2~5；结合剂为水溶性环氧树脂、水溶性酚醛树脂、水溶性呋喃树脂中的任意一种或两种组合，结合剂的加入量为骨料、粉料总重量的2～4%；通过原料配比、浆料制备、成型和高温烧成步骤制备而成；本发明所制备的陶瓷制品既具有碳化硅优良的高温性能，同时也具有非常优良的热震稳定性，能够有效地提高碳化硅窑具制品的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷材料领域，尤其是涉及一种碳化硅陶瓷制品及其制备方法。
背景技术
公知的，碳化硅陶瓷是一种高导热、高强度、高硬度、耐腐蚀的高温陶瓷，大量应用在航空航天、核能、机械、化工、微电子、汽车、石油及加工等领域。碳化硅陶瓷能在恶劣的高温环境下应用，主要由于在其表面可以生成一层致密的二氧化硅膜，从而具有良好的抗氧化性能，然而由于碳化硅属于共价键难熔化合物，其在高温下的自扩散系数非常低，在常规条件下很难达到良好烧结，因此会存在使用寿命较短的现象。
发明内容
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种碳化硅陶瓷制品及其制备方法。
为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种碳化硅陶瓷制品，包括骨料、粉料和结合剂，骨料与粉料按下述重量份配置而成：
骨料与粉料的重量配比为：骨料∶粉料=55～65∶35～45；
骨料为碳化硅颗粒；
粉料为堇青石细粉、氧化铝细粉和金属铝粉；粉料的重量配比为：堇青石细粉∶氧化铝细粉：金属铝粉=70~80∶20~30∶2~5；
结合剂为水溶性环氧树脂、水溶性酚醛树脂、水溶性呋喃树脂中的任意一种或两种组合，结合剂的加入量为骨料、粉料总重量的2～4%。
一种碳化硅陶瓷制品的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）、原料配比：
将骨料碳化硅颗粒，粉料堇青石细粉、氧化铝细粉、金属铝粉与结合剂按重量配比，备用；
（2）、浆料制备：将上述骨料和粉料在混料机中混合均匀，成为混合料，再将混合料与结合剂、固化剂的水溶液一同加入到搅拌桶中搅拌成浆料；
（3）、成型方法：将步骤（2）中制成的浆料浇注到金属模具中，待凝固后脱模并将脱模后的坯体烘干；
（4）、高温烧成：将成型后的坯体放入高温窑炉中进行烧结，烧结温度为1380℃～1420℃，保温4～6小时。
所述的碳化硅陶瓷制品的制备方法，步骤（2）中所述的固化剂为笨乙胺或异丙基乙胺中的一种，固化剂的加入量为骨料、粉料总重量的0.2～0.5%。
由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：
1、本发明所述的碳化硅陶瓷制品的制备方法，利用低热膨胀系数的堇青石材料在烧结温度下所产生的液相使碳化硅达到良好烧结，所制备陶瓷制品具有非常优良的热震稳定性；通过在堇青石细粉中加入氧化铝细粉能够有效地提高制品的使用温度；采用水溶性有机树脂作为结合剂替代水泥和其它含有无机非金属杂质的结合剂，不仅避免了有害杂质的摄入，而且具有良好的流动性和凝固性，能够浇注任何复杂形状的陶瓷制品；本发明所制备的陶瓷制品既具有碳化硅优良的高温性能，同时也具有非常优良的热震稳定性，能够有效地提高碳化硅窑具制品的使用寿命。
2、本发明所述的碳化硅陶瓷制品的制备方法，加入金属铝粉可以防止和减少碳化硅的氧化，且金属铝粉氧化后生成氧化铝，对制品的高温性能没有影响。
具体实施方式
通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。
所述的碳化硅陶瓷制品，包括骨料、粉料和结合剂，骨料与粉料按下述重量份配置而成：
骨料与粉料的重量配比为：骨料∶粉料=55～65∶35～45；
骨料为碳化硅颗粒；
粉料为堇青石细粉、氧化铝细粉和金属铝粉；粉料的重量配比为：堇青石细粉∶氧化铝细粉：金属铝粉=70~80∶20~30∶2~5；
结合剂为水溶性环氧树脂、水溶性酚醛树脂、水溶性呋喃树脂中的任意一种或两种组合，结合剂的加入量为骨料、粉料总重量的2～4%。
一种碳化硅陶瓷制品的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）、原料配比：
将骨料碳化硅颗粒，粉料堇青石细粉、氧化铝细粉、金属铝粉与结合剂按重量配比，备用；
（2）、浆料制备：将上述骨料和粉料在混料机中混合均匀，成为混合料，再将混合料与结合剂、固化剂的水溶液一同加入到搅拌桶中搅拌成浆料；
（3）、成型方法：将步骤（2）中制成的浆料浇注到金属模具中，待凝固后脱模并将脱模后的坯体烘干；
（4）、高温烧成：将成型后的坯体放入高温窑炉中进行烧结，烧结温度为1380℃～1420℃，保温4～6小时。
所述的碳化硅陶瓷制品的制备方法，步骤（2）中所述的固化剂为笨乙胺或异丙基乙胺的一种，固化剂的加入量为骨料、粉料总重量的0.2～0.5%。
实施例1
一种碳化硅陶瓷制品的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）、原料配比：
骨料与粉料的重量配比为：骨料∶粉料=55∶45；
骨料为碳化硅颗粒；
粉料为堇青石细粉、氧化铝细粉和金属铝粉；粉料的重量配比为：堇青石细粉∶氧化铝细粉：金属铝粉=70∶25∶5；
结合剂为水溶性环氧树脂、水溶性酚醛树脂、水溶性呋喃树脂中的任意一种或两种组合，结合剂的加入量为骨料、粉料总重量的2%。
将骨料碳化硅颗粒，粉料堇青石细粉、氧化铝细粉、金属铝粉与结合剂按重量配比，备用；
（2）、浆料制备：将上述骨料和粉料在混料机中混合均匀，成为混合料，再将混合料与结合剂、固化剂的水溶液一同加入到搅拌桶中搅拌成浆料；
（3）、成型方法：将步骤（2）中制成的浆料浇注到金属模具中，待凝固后脱模并将脱模后的坯体烘干；
（4）、高温烧成：将成型后的坯体放入高温窑炉中进行烧结，烧结温度为1380℃～1420℃，保温4～6小时。
所述的碳化硅陶瓷制品的制备方法，步骤（2）中所述的固化剂为笨乙胺，固化剂的加入量为骨料、粉料总重量的0.5%。
实施例2
一种碳化硅陶瓷制品的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）、原料配比：
骨料与粉料的重量配比为：骨料∶粉料=65∶35；
骨料为碳化硅颗粒；
粉料为堇青石细粉、氧化铝细粉和金属铝粉；粉料的重量配比为：堇青石细粉∶氧化铝细粉：金属铝粉=80∶18∶2；
结合剂为水溶性环氧树脂、水溶性酚醛树脂、水溶性呋喃树脂中的任意一种或两种组合，结合剂的加入量为骨料、粉料总重量的4%。
将骨料碳化硅颗粒，粉料堇青石细粉、氧化铝细粉、金属铝粉与结合剂按重量配比，备用；
（2）、浆料制备：将上述骨料和粉料在混料机中混合均匀，成为混合料，再将混合料与结合剂、固化剂的水溶液一同加入到搅拌桶中搅拌成浆料；
（3）、成型方法：将步骤（2）中制成的浆料浇注到金属模具中，待凝固后脱模并将脱模后的坯体烘干；
（4）、高温烧成：将成型后的坯体放入高温窑炉中进行烧结，烧结温度为1380℃～1420℃，保温4～6小时。
所述的碳化硅陶瓷制品的制备方法，步骤（2）中所述的固化剂为笨乙胺，固化剂的加入量为骨料、粉料总重量的0.2%。
实施例3
一种碳化硅陶瓷制品的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）、原料配比：
骨料与粉料的重量配比为：骨料∶粉料=55～65∶35～45；
骨料为碳化硅颗粒；
粉料为堇青石细粉、氧化铝细粉和金属铝粉；粉料的重量配比为：堇青石细粉∶氧化铝细粉：金属铝粉=75∶20∶5；
结合剂为水溶性环氧树脂、水溶性酚醛树脂、水溶性呋喃树脂中的任意一种或两种组合，结合剂的加入量为骨料、粉料总重量的2.5%。
将骨料碳化硅颗粒，粉料堇青石细粉、氧化铝细粉、金属铝粉与结合剂按重量配比，备用；
（2）、浆料制备：将上述骨料和粉料在混料机中混合均匀，成为混合料，再将混合料与结合剂、固化剂的水溶液一同加入到搅拌桶中搅拌成浆料；
（3）、成型方法：将步骤（2）中制成的浆料浇注到金属模具中，待凝固后脱模并将脱模后的坯体烘干；
（4）、高温烧成：将成型后的坯体放入高温窑炉中进行烧结，烧结温度为1380℃～1420℃，保温4～6小时。
所述的碳化硅陶瓷制品的制备方法，步骤（2）中所述的固化剂为异丙基乙胺，固化剂的加入量为骨料、粉料总重量的0.3%。
实施例4
一种碳化硅陶瓷制品的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）、原料配比：
骨料与粉料的重量配比为：骨料∶粉料=58∶42；
骨料为碳化硅颗粒；
粉料为堇青石细粉、氧化铝细粉和金属铝粉；粉料的重量配比为：堇青石细粉∶氧化铝细粉：金属铝粉=73∶24∶3；
结合剂为水溶性环氧树脂、水溶性酚醛树脂、水溶性呋喃树脂中的任意一种或两种组合，结合剂的加入量为骨料、粉料总重量的3.5%。
将骨料碳化硅颗粒，粉料堇青石细粉、氧化铝细粉、金属铝粉与结合剂按重量配比，备用；
（2）、浆料制备：将上述骨料和粉料在混料机中混合均匀，成为混合料，再将混合料与结合剂、固化剂的水溶液一同加入到搅拌桶中搅拌成浆料；
（3）、成型方法：将步骤（2）中制成的浆料浇注到金属模具中，待凝固后脱模并将脱模后的坯体烘干；
（4）、高温烧成：将成型后的坯体放入高温窑炉中进行烧结，烧结温度为1380℃～1420℃，保温4～6小时。
所述的碳化硅陶瓷制品的制备方法，步骤（2）中所述的固化剂为异丙基乙胺，固化剂的加入量为骨料、粉料总重量的0.4%。
实施例5
一种碳化硅陶瓷制品的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）、原料配比：
骨料与粉料的重量配比为：骨料∶粉料=62∶38；
骨料为碳化硅颗粒；
粉料为堇青石细粉、氧化铝细粉和金属铝粉；粉料的重量配比为：堇青石细粉∶氧化铝细粉：金属铝粉=74∶22∶4；
结合剂为水溶性环氧树脂、水溶性酚醛树脂、水溶性呋喃树脂中的任意一种或两种组合，结合剂的加入量为骨料、粉料总重量的2.5%。
将骨料碳化硅颗粒，粉料堇青石细粉、氧化铝细粉、金属铝粉与结合剂按重量配比，备用；
（2）、浆料制备：将上述骨料和粉料在混料机中混合均匀，成为混合料，再将混合料与结合剂、固化剂的水溶液一同加入到搅拌桶中搅拌成浆料；
（3）、成型方法：将步骤（2）中制成的浆料浇注到金属模具中，待凝固后脱模并将脱模后的坯体烘干；
（4）、高温烧成：将成型后的坯体放入高温窑炉中进行烧结，烧结温度为1380℃～1420℃，保温4～6小时。
所述的碳化硅陶瓷制品的制备方法，步骤（2）中所述的固化剂为异丙基乙胺，固化剂的加入量为骨料、粉料总重量的0.25%。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。
Claims (3)
1.一种碳化硅陶瓷制品，包括骨料、粉料和结合剂，其特征是：骨料与粉料按下述重量份配置而成：
骨料与粉料的重量配比为：骨料∶粉料=55～65∶35～45；
骨料为碳化硅颗粒；
粉料为堇青石细粉、氧化铝细粉和金属铝粉；粉料的重量配比为：堇青石细粉∶氧化铝细粉：金属铝粉=70~80∶20~30∶2~5；
结合剂为水溶性环氧树脂、水溶性酚醛树脂、水溶性呋喃树脂中的任意一种或两种组合，结合剂的加入量为骨料、粉料总重量的2～4%。
2.一种碳化硅陶瓷制品的制备方法，其特征是：具体包括以下步骤：
（1）、原料配比：
将骨料碳化硅颗粒，粉料堇青石细粉、氧化铝细粉、金属铝粉与结合剂按重量配比，备用；
（2）、浆料制备：将上述骨料和粉料在混料机中混合均匀，成为混合料，再将混合料与结合剂、固化剂的水溶液一同加入到搅拌桶中搅拌成浆料；
（3）、成型方法：将步骤（2）中制成的浆料浇注到金属模具中，待凝固后脱模并将脱模后的坯体烘干；
（4）、高温烧成：将成型后的坯体放入高温窑炉中进行烧结，烧结温度为1380℃～1420℃，保温4～6小时。
3.根据权利要求2所述的碳化硅陶瓷制品的制备方法，其特征是：步骤（2）中所述的固化剂为笨乙胺或异丙基乙胺中的一种，固化剂的加入量为骨料、粉料总重量的0.2～0.5%。
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