CN115611631B - 一种碳化硅复合粉体及其制备方法与应用 - Google Patents

一种碳化硅复合粉体及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种碳化硅复合粉体及其制备方法与应用。所述制备方法包括：将碳化硅粉体与粘结剂、分散剂、润湿剂球磨混合均匀，得到碳化硅浆料；喷雾造粒，得到粘结剂均匀包覆的球形造粒粉体；将所述粘结剂均匀包覆的球形造粒粉体进行高温负压脱蜡，使裂解后的无定形碳均匀包覆在碳化硅表面，过筛并按照目标比例进行颗粒级配，得到所述碳化硅复合粉体；所述喷雾造粒的工艺参数为：进口温度135～160℃，出口温度为65～85℃；离心转子转速为1200～3600rpm，抽料速度为65～85rpm。

Description

一种碳化硅复合粉体及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种碳化硅复合粉体及其制备方法与应用，属于增材制造材料领域。
背景技术
激光3D打印技术是一种高效精密成型手段，通过程序严格控制激光束运动轨迹来对铺层粉体的局部区域开展精准扫描，利用激光器产生高功率能量，熔覆光斑聚焦微区。激光3D打印过程中，粉体在激光束作用下发生软化和流动，相互粘结，通过精准铺层堆叠实现素坯成型。由此可见，粉体在这一技术中发挥着关键的作用。
在激光3D打印过程中，粉末的流动是一个重要的考虑因素，因为在打印过程中，辊子滚动铺粉，在成型区域上，粉体持续铺层，铺展薄的、致密的和光滑的粉末层的能力是必要的。单个粉末颗粒的大小、尺寸分布和形态，以及颗粒之间的相互作用性质，影响着它们的流动能力。对于宏观尺寸零件的激光3D打印，就加工能力而言，最佳粒度一般在20～90um左右。零件密度、表面质量和加工精度都随着颗粒尺寸的减小而增加，但是小于20um的颗粒由于静力的作用会使粉末的铺展变得困难。若粉体形状不规则，则铺层效果差，可能产生不平整、裂纹等缺陷，增加零件粗糙度减小精度。理想情况下，粉末应具有高的球形度和适当的粒径，以促进流动，减少表面积与体积的比例，提高堆积效率。
反应烧结制备碳化硅是一种近净尺寸制造技术，其工艺简单，在1450～1600℃的较低温度与较短时间内，通过对碳化硅多孔陶瓷素坯渗硅反应实现SiC的烧结，可制备大尺寸、形状复杂的部件。但是，反应烧结SiC陶瓷的制备技术的固有缺陷，使得SiC中一般存在8％～12％的游离硅。因此，如何使其原料粉体中的碳源均匀分布，是提高反应烧结碳化硅性能的关键。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种碳化硅复合粉体及其制备方法与应用，从而解决传统工艺制备的激光3D打印粉体流动性差、无定形碳分布不均的问题。
第一方面，本发明提供了一种碳化硅复合粉体的制备方法，包括：
将碳化硅粉体与粘结剂、分散剂、润湿剂球磨混合均匀，得到碳化硅浆料；喷雾造粒，得到粘结剂均匀包覆的球形造粒粉体；将所述粘结剂均匀包覆的球形造粒粉体进行高温负压脱蜡，使裂解后的无定形碳均匀包覆在碳化硅表面，过筛并按照目标比例进行颗粒级配，得到所述碳化硅复合粉体；
所述喷雾造粒的工艺参数为：进口温度135～160℃，出口温度为65～85℃；离心转子转速为1200～3600rpm，抽料速度为65～85rpm。
较佳地，所述碳化硅粉体的中位粒径小于50um，优选为中位粒径为5um、10um、20um、30um、40um的碳化硅粉体中的至少一种；
所述粘结剂为热塑性树脂，优选为酚醛树脂、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯醇(PVA)或者聚酰胺(PA)中的至少一种，更优选为酚醛树脂；
以所述碳化硅与粘结剂总质量为100wt％计，所述粘结剂的质量占比为5～30wt％，所述碳化硅粉体的质量占比为70～95wt％。
较佳地，所述分散剂为聚乙二醇(PEG)、液体石蜡、油酸或者四甲基氢氧化铵(TMAH)中的至少一种，优选为PEG与油酸的混合物；其中，所述分散剂的添加量为碳化硅粉体的0.2～2wt％，优选为0.3wt％或者1wt％。
较佳地，所述球磨的料球质量比控制为1:(1～2)，球磨时间为2～5h，转速控制在80～120rpm。
较佳地，以所述碳化硅浆料的总质量为100wt％计，所述SiC粉体的含量为50～70wt％，所述粘结剂的含量为2～15wt％；所述碳化硅浆料的固含量控制为50～70wt％。
较佳地，所述高温负压脱蜡的工艺为：1～30Pa的压强下，以1～3℃/min的升温速率升温至800～1100℃并保温0.2～2小时。
较佳地，所述过筛为150～400目筛下；优选为150目筛下、200目筛下、325目筛下与400目筛下。
第二方面，本发明提供了一种根据上述制备方法得到的碳化硅复合粉体。
较佳地，所述碳化硅复合粉体包括树脂高温裂解的残余无定形碳和碳化硅相；所述无定形碳的含量为5～25vol％；所述碳化硅复合粉体的中位粒径为20～100μm，休止角为20～40°，卡尔系数为5～15，豪斯纳比为1.00～1.18。
第三方面，本发明提供了一种上述碳化硅复合粉体在激光3D打印制备碳化硅多孔陶瓷材料中的应用。
有益效果
本发明将喷雾造粒工艺与激光3D打印相结合，通过喷雾造粒实现了粉体流动性的改善，球形的颗粒在激光打印机的辊子铺粉过程中更容易铺展均匀。通过喷雾造粒，实现了SiC粉体与粘结剂的均匀混合，经过负压脱蜡处理后，残余的无定形碳与碳化硅也呈现均匀分布，一定程度上降低了粘结剂的用量，减少了后续工艺中样品可能出现的开裂等问题。以上特点可以使得后续碳化硅多孔陶瓷坯体具有孔隙率高、孔均匀可控的特点。同时，均匀分布的无定形碳使得后续致密化的碳化硅材料具有游离硅少且分散均匀、组织致密、材料强度高且易控制等优点。
附图说明
图1为实施例1制备的碳化硅复合粉体的微观形貌图；
图2为实施例2制备的碳化硅复合粉体的微观形貌图；
图3为对比例2制备的碳化硅复合粉体的微观形貌图；
图4为对比例3制备的碳化硅复合粉体的微观形貌图；
图5为对比例4制备的碳化硅复合粉体的微观形貌图。
具体实施方式
以下通过实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。以下示例性地说明本发明提供的碳化硅复合粉体的制备方法，所述制备方法主要包括以下步骤。
(1)碳化硅浆料制备。将碳化硅粉体与粘结剂、分散剂、润湿剂球磨混合均匀，得到碳化硅浆料。
在一些实施方式中，可以控制所述碳化硅粉体的中位粒径小于50um，优选为中位粒径为5um、10um、20um、30um、40um的碳化硅粉体中的至少一种。喷雾造粒后的粉体为球形的多孔结构。激光3D打印机逐层铺粉的厚度为100微米左右的效果较佳，所以碳化硅原料粉体的粒径不能太大，否则会导致铺粉的厚度过大；与此同时，粉体粒径越小在后期烧结时活性越高，越易于烧结致密，但过小的粒径会产生较大的静电引力，使得浆料的黏度增大，在离心喷雾时会使造粒粉体的粒径较大，且较小粒径的粉体成本也会较高。
控制适当的粉体颗粒级配，通过小颗粒的粉体填充孔隙，可以尽可能减少球形颗粒的气孔率，使得混合粉体在铺展后可以获得尽可能高的堆积密度与尽可能低的气孔率，从而获得孔径分布小且均匀的打印素坯，有利于后期的反应烧结。
在一些实施方式中，所述粘结剂可以为热塑性树脂，优选为酚醛树脂、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯醇(PVA)或者聚酰胺(PA)中的至少一种；更优选为酚醛树脂。
在可选的实施方式中，以所述碳化硅与粘结剂总质量为100wt％计，所述粘结剂的质量占比可为5～30wt％，所述碳化硅粉体的质量占比可为70～95wt％。所述碳化硅浆料的黏度主要由粘结剂的含量决定，黏度越大雾化形成的球形颗粒越大。通过控制粘结剂含量，可以获得粘结剂均匀包覆的球形造粒粉体，从而有利于后续坯体热解后无定形碳的均匀分布。粘结剂含量过多，雾化时容易出现单纯的粘结剂液滴(没有碳化硅作为球形骨架)。
所述分散剂可以为聚乙二醇(PEG)、液体石蜡、油酸或者四甲基氢氧化铵(TMAH)中的至少一种，优选为PEG与油酸的混合物。其中，所述分散剂的添加量可以为碳化硅粉体质量的0.2～2wt％，优选为0.3wt％或者1wt％。分散剂能够起到降低界面张力的作用，使得碳化硅粉体颗粒表面易于润湿，促进浆料体系均匀以及浆料悬浮性能的增加、不沉降。通过降低浆料黏度，使最终获得的造粒粉体粒径降低。
所述润湿剂可以为水、乙醇、丙酮中的至少一种，优选为乙醇。
在可选的实施方式中，所述球磨的料球质量比可以控制为1:(1～2)，球磨时间可以为2～5h，转速可以控制在80～120rpm。通过球磨混合可以使浆料更加均一，有利于后期无定形碳的均匀分布。通过球磨使得多角状的碳化硅原料粉体棱角变得光滑，减小碳化硅粉体间的摩擦位阻，使得喷雾造粒后的球形颗粒更紧实，气孔率更低。球磨时间过短，无法达到颗粒光滑的效果，且容易混合不均匀；球磨时间过久，则会导致粉体粒径过细。
一些实施方式中，以所述碳化硅浆料的总质量为100wt％计，所述SiC粉体的含量为50～70wt％，所述粘结剂的含量为2～15wt％。所述碳化硅浆料的固含量可以控制为50～70wt％。固含量过高，浆料粘度过大，不易混合均匀；固含量过低，浆料粘度过小，容易沉降分层。
(2)造粒粉体制备。将步骤(1)中制备得到的碳化硅浆料进行喷雾造粒，得到粘结剂均匀包覆的球形造粒粉体。
在一些实施方式中，可以选择利用离心式喷雾干燥塔进行喷雾造粒，控制进口温度为135～160℃，出口温度为65～85℃；离心转子转速控制为1200～3600rpm(20～60Hz)，优选为1800rpm(30Hz)；控制雷弗流体仪抽料速度与出口温度相匹配，抽料速度可以为65～85rpm。高温可以使得雾化后的浆料液滴迅速蒸干，变成造粒粉体。温度过高，会导致粘结剂分解；温度过低，则会导致润湿剂残余，得不到球形的造粒粉体。离心转速越快，雾化的液滴越小，造粒粉体粒径越小，但是由于浆料黏度以及液滴表面张力的存在使得液滴不能无限小，通过控制离心转子的转速范围可以得到合适粒径大小的造粒粉体。
(3)碳化硅复合粉体制备。将步骤(2)中制备得到的造粒粉体放入真空烧结炉中进行高温负压脱蜡，使裂解后的无定形碳均匀包覆在碳化硅表面，过筛并按照目标比例进行颗粒级配，得到所述碳化硅复合粉体。
所述高温负压脱蜡的工艺为：1～30Pa的压强下，以1～3℃/min的升温速率升温至800～1100℃并保温0.2～2小时。在一些实施方式中，也可以采用分段升温的方式进行高温负压脱蜡，比如：以3℃/min的升温速率从0℃升温到200℃，以1℃/min的升温速率从200℃升温到600℃，以3℃/min的升温速率从600℃升温到900℃，在900℃的温度保温0.5小时后自然降温。通过所述脱蜡的裂解过程，可以使粘结剂裂解成二氧化碳和水并残余无定形碳。控制合适的脱蜡升温速率可以避免升温速度剧烈变化导致样品开裂；负压条件则有利于粘结剂的充分分解。
所述过筛可以为150～400目筛下；优选为150目筛下、200目筛下、325目筛下与400目筛下。采用两种不同目数的筛子过筛后的粉体进行颗粒级配时，中位径大的为粗粉，中位径小的为细粉，可以控制所述颗粒级配的粗粉与细粉的质量比为(60～90):(10～40)，优选为65:35、70:30、80:20、90:10。
本发明将混合均匀的碳化硅陶瓷浆料利用离心式喷雾干燥塔进行喷雾造粒，获得粒度均匀，球形度良好，流动性优秀，树脂粘结剂均匀包覆的球形造粒粉体，再经过高温负压脱蜡处理，获得无定形碳均匀包覆的碳化硅复合粉体。所述碳化硅复合粉体包括：树脂高温裂解的残余无定形碳和碳化硅相，所述无定形碳的含量为5～25vol％。所述碳化硅复合粉体的中位粒径(D50)为20～100μm，休止角为20～40°；表征流动性指标的参数：卡尔系数为5～15，豪斯纳比为1.00～1.18，流动性好。
采用本发明所述制备方法得到的碳化硅复合粉体具有球形度好、无定形碳分布均匀、流动性优秀等特点，可以用于激光3D打印的原料，制备碳化硅多孔陶瓷坯体。均匀分布的无定形碳，还能够使得后续致密化的碳化硅材料具有游离硅少且分散均匀、组织致密、材料强度高且易控制等优点。
所述碳化硅复合粉体中均匀分布的无定形碳有利于后期硅碳反应进行。碳化硅复合粉体良好的球形度和优秀的流动性，使其可以用于激光3D打印制备碳化硅多孔陶瓷坯体。同时，能够有效保证激光3D打印机的辊子铺粉时粉层的均匀平整，提高辊子的铺粉质量，最终使碳化硅多孔坯体的孔隙率提高，有利于后期硅碳反应生成碳化硅致密化的进行。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
下述实施例、对比例中的表征粉体流动性的指标与参数卡尔系数、豪斯纳比与流动性对应关系可参照以下表1：
卡尔系数 豪斯纳比 流动性
≤10 1.00-1.10 优秀
11-15 1.12-1.18 好
16-20 1.19-1.25 一般
21-25 1.26-1.34 可用
26-31 1.35-1.45 差
32-37 1.46-1.59 很差
≥38 ≥1.60 极差
实施例1
(1)碳化硅浆料制备。取610g酚醛树脂溶解于2000g无水乙醇中，配成溶液；称量4800g中位径为40μm的SiC粉体，48g(1wt％)聚乙二醇(PEG)，4800gSiC磨球，加入到15L尼龙球磨罐中，以88rpm的速度滚磨5h，得到碳化硅浆料。
(2)造粒粉体制备。将所得碳化硅浆料倒入塑料水桶中，用电动搅拌机搅拌；利用雷弗流体仪以75rpm的速度将浆料送入离心式喷雾造粒机中，控制进口温度为150℃，出口温度为75℃，转子离心速度为30Hz(1800rpm)，进行喷雾造粒，得到粘结剂均匀包覆的球形造粒粉体。
(3)碳化硅复合粉体制备。将得到的粘结剂均匀包覆的球形造粒粉体放入真空脱粘炉中，以3℃/min的升温速率从0℃升温到200℃，以1℃/min的升温速率从200℃升温到600℃，以3℃/min的升温速率从600℃升温到900℃，在900℃的温度保温0.5小时后自然降温。取出裂解后的粉体，分别过150目筛和200目筛，按总质量10份，取150目筛下200目筛上7份，200目筛下3份，混合均匀，得到碳化硅复合粉体。
实施例1制备得到的碳化硅复合粉体包括：树脂高温裂解的残余无定形碳和碳化硅相，所述无定形碳的含量为7.91vol％；所述碳化硅复合粉体的中位粒径(D50)为81.4μm。使用粉体物理特性测试仪测试碳化硅复合粉体的物理特性，休止角为33°，卡尔系数为13.66，豪斯纳比为1.16，流动性为好。
图1为实施例1制备的碳化硅复合粉体的微观形貌图。从图中可以看出，颗粒呈现球形，分散均匀，多孔状，孔径较大，无定形碳填充在孔隙间，有利于后续反应烧结过程中液态硅从孔道进入与其中均匀分散的无定形碳反应，形成碳化硅。
实施例2
(1)碳化硅浆料制备。取610g酚醛树脂溶解于2600g无水乙醇中，配成溶液；称量4800g中位径为5μm的SiC粉体，48g(1wt％)聚乙二醇(PEG)，4800gSiC磨球，加入到15L尼龙球磨罐中，以88rpm的速度滚磨5h，得到碳化硅浆料。
(2)造粒粉体制备。将所得碳化硅浆料倒入塑料水桶中，用电动搅拌机搅拌；利用雷弗流体仪以75rpm的速度将浆料送入离心式喷雾造粒机中，控制进口温度为150℃，出口温度为75℃，转子离心速度为30Hz(1800rpm)，进行喷雾造粒，得到粘结剂均匀包覆的球形造粒粉体。
(3)碳化硅复合粉体制备。将得到的粘结剂均匀包覆的球形造粒粉体，放入真空脱粘炉中，以3℃/min的升温速率从0℃升温到200℃，以1℃/min的升温速率从200℃升温到600℃，以3℃/min的升温速率从600℃升温到900℃，在900℃的温度保温0.5小时后自然降温。取出裂解后的粉体，分别过150目筛和400目筛，按总质量10份，取150目筛下400目筛上7份，400目筛下3份，混合均匀，得到碳化硅复合粉体。
实施例2制备得到的碳化硅复合粉体包括：树脂高温裂解的残余无定形碳和碳化硅相，所述无定形碳的含量为7.91vol％；所述碳化硅复合粉体的中位粒径(D50)为68.6μm。使用粉体物理特性测试仪测试碳化硅复合粉体的物理特性，休止角为28°，卡尔系数为8.64，豪斯纳比为1.09，流动性为优秀。
图2为实施例2制备的碳化硅复合粉体的微观形貌图。从图中可以看出，颗粒呈现球形，球形度较好，分散均匀，多孔状，孔径较小，无定形碳填充在孔隙间，有利于后期反应烧结过程中液态硅从孔道进入与其中均匀分散的无定形碳反应，形成碳化硅。
实施例3
(1)碳化硅浆料制备。取427g酚醛树脂溶解于1875g无水乙醇中，配成溶液；称量4480g中位径为40μm的SiC粉体，44.8g(1wt％)聚乙二醇(PEG)，4480gSiC磨球，加入到15L尼龙球磨罐中，以88rpm的速度滚磨5h，得到碳化硅浆料。
(2)造粒粉体制备。将所得碳化硅浆料倒入塑料水桶中，用电动搅拌机搅拌；利用雷弗流体仪以75rpm的速度将浆料送入离心式喷雾造粒机中，控制进口温度为150℃，出口温度为75℃，转子离心速度为30Hz(1800rpm)，进行喷雾造粒，得到粘结剂均匀包覆的球形造粒粉体。
(3)碳化硅复合粉体制备。将得到的粘结剂均匀包覆的球形造粒粉体放入真空脱粘炉中，以3℃/min的升温速率从0℃升温到200℃，以1℃/min的升温速率从200℃升温到600℃，以3℃/min的升温速率从600℃升温到900℃，在900℃的温度保温0.5小时后自然降温。取出裂解后的粉体，分别过150目筛和200目筛，按总质量10份，取150目筛下200目筛上7份，200目筛下3份，混合均匀，得到碳化硅复合粉体。
实施例3制备得到的碳化硅复合粉体包括：树脂高温裂解的残余无定形碳和碳化硅相，所述无定形碳的含量为6.33vol％；所述碳化硅复合粉体的中位粒径(D50)为80.2μm。使用粉体物理特性测试仪测试碳化硅复合粉体的物理特性，休止角为33°，卡尔系数为13.25，豪斯纳比为1.15，流动性为好。
实施例4
(1)碳化硅浆料制备。取432g酚醛树脂溶解于1875g无水乙醇中，配成溶液；称量4480g中位径为40μm的SiC粉体，44.8g(1wt％)聚乙二醇(PEG)，4480gSiC磨球，加入到15L尼龙球磨罐中，以88rpm的速度滚磨5h，得到碳化硅浆料。
(2)造粒粉体制备。将所得碳化硅浆料倒入塑料水桶中，用电动搅拌机搅拌；利用雷弗流体仪以75rpm的速度将浆料送入离心式喷雾造粒机中，控制进口温度为150℃，出口温度为75℃，转子离心速度为30Hz(1800rpm)，进行喷雾造粒，得到粘结剂均匀包覆的球形造粒粉体。
(3)碳化硅复合粉体制备。将得到的粘结剂均匀包覆的球形造粒粉体放入真空脱粘炉中，以3℃/min的升温速率从0℃升温到200℃，以1℃/min的升温速率从200℃升温到600℃，以3℃/min的升温速率从600℃升温到900℃，在900℃的温度保温0.5小时后自然降温。取出裂解后的粉体，分别过150目筛和200目筛，按总质量10份，取150目筛下200目筛上7份，200目筛下3份，混合均匀，得到碳化硅复合粉体。
实施例4制备得到的碳化硅复合粉体包括：树脂高温裂解的残余无定形碳和碳化硅相，所述无定形碳的含量为9.50vol％；所述碳化硅复合粉体的中位粒径(D50)为82.1μm。使用粉体物理特性测试仪测试碳化硅复合粉体的物理特性，休止角为31°，卡尔系数为12.31，豪斯纳比为1.14，粉体的流动性为好。
对比例1
取610g酚醛树脂，4800g中位径为5μm的SiC粉体，5000gSiC磨球，加入15L尼龙球磨罐，以88rpm的速度滚磨5h，分离料球，得到粘结剂与碳化硅均匀分布的混合粉体。
使用粉体物理特性测试仪测试混合粉体的物理特性，休止角为46°，卡尔系数为23.34，豪斯纳比为1.30，粉体的流动性为可用。
对比例2
与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤(1)中，酚醛树脂的用量为2400g。最终制备得到的碳化硅复合粉体中无定形碳含量为17.96vol％；碳化硅复合粉体的中位粒径(D50)为85.1μm。
图3为对比例2制备的碳化硅复合粉体的微观形貌图。从图中可以看出，颗粒呈现类球形，球形度差，分散不均，多孔状，无定形碳填充在孔隙间，且存在由纯酚醛树脂颗粒裂解得到的纯无定形碳球。
对比例3
与实施例1基本相同，区别仅在于：步骤(2)中，喷雾造粒工艺参数中，进口温度为120℃，出口温度为60℃。
较低的喷雾造粒进口、出口温度导致雾化的液滴不能及时固化，掉落在喷雾干燥塔塔壁后与之前掉落的液滴接触，使其球形度变差或几乎不成球形，严重影响造粒粉体的流动性。图4为对比例3制备的碳化硅复合粉体的微观形貌图。从图中可以看出，粉体颗粒呈现不规则的形状，仅有少许类球形颗粒。
对比例4
与实施例2基本相同，区别仅在于：步骤(3)的高温负压脱蜡工艺中，以5℃/min的升温速率从0℃升温到900℃，在900℃的温度保温0.5小时后自然降温。
本发明快速的脱蜡升温速率导致粘结剂迅速裂解，较大的热应力使得球形粉体破裂，影响球形度，进而影响粉体的流动性。图5为对比例4制备的碳化硅复合粉体的微观形貌图。从图中可以看出，粉体中存在大量破碎的球形颗粒。
由实施例1-4和对比例1-4测得的粉体物理特性可知，经过本发明公开的造粒工艺后得到的粉体流动性明显改善。
实施1-4以及对比例1-4中制备的碳化硅复合粉体的流动性指标与参数休止角、卡尔系数、豪斯纳比与流动性关系可参照下表2：
休止角 卡尔系数 豪斯纳比 流动性
实施例1 33° 13.66 1.16 好
实施例2 28° 8.64 1.09 优秀
实施例3 33° 13.25 1.15 好
实施例4 31° 12.31 1.14 好
对比例1 46° 23.34 1.30 可用
对比例2 43° 22.16 1.28 可用
对比例3 45° 22.89 1.29 可用
对比例4 38° 19.15 1.21 一般
。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种激光3D打印碳化硅复合粉体的制备方法，其特征在于，包括：
将碳化硅粉体与粘结剂、分散剂、润湿剂球磨混合均匀，得到碳化硅浆料；喷雾造粒，得到粘结剂均匀包覆的球形造粒粉体；将所述粘结剂均匀包覆的球形造粒粉体进行高温负压脱蜡，使裂解后的无定形碳均匀包覆在碳化硅表面，过筛并按照目标比例进行颗粒级配，得到所述激光3D打印碳化硅复合粉体；所述激光3D打印碳化硅复合粉体包括树脂高温裂解的残余无定形碳和碳化硅相；所述无定形碳的含量为5～25vol%；所述激光3D打印碳化硅复合粉体的中位粒径为20～100μm，休止角为20～40°，卡尔系数为5～15，豪斯纳比为1.00～1.18；
所述喷雾造粒的工艺参数为：进口温度135～160℃，出口温度为65～85℃；离心转子转速为1200～3600rpm，抽料速度为65～85rpm；
以所述碳化硅粉体与粘结剂总质量为100 wt%计，所述粘结剂的质量占比为5～30wt%，所述碳化硅粉体的质量占比为70～95wt%；
所述高温负压脱蜡的工艺为：1～30Pa的压强下，以1～3℃/min的升温速率升温至800～1100℃并保温0.2～2小时。
2. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳化硅粉体的中位粒径小于50um；
所述粘结剂为热塑性树脂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碳化硅粉体的中位粒径为5um、10um、20um、30um、40um中的至少一种；
所述热塑性树脂为酚醛树脂、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇或者聚酰胺中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述分散剂为聚乙二醇、液体石蜡、油酸或者四甲基氢氧化铵中的至少一种；其中，所述分散剂的添加量为碳化硅粉体的0.2～2wt%。
5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述球磨的料球质量比控制为1:（1～2），球磨时间为2～5h，转速控制在80～120 rpm。
6. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以所述碳化硅浆料的总质量为100wt%计，所述碳化硅粉体的含量为50～70wt%，所述粘结剂的含量为2～15wt%；所述碳化硅浆料的固含量控制为50～70 wt%。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述过筛为150～400目筛下。
8.一种根据权利要求1所述的制备方法得到的激光3D打印碳化硅复合粉体。
9.一种权利要求8所述的激光3D打印碳化硅复合粉体在激光3D打印制备碳化硅多孔陶瓷材料中的应用。
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