一種碳化硅陶瓷復合材料內襯部件及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種碳化硅陶瓷復合材料內襯部件及其制備方法，屬于陶瓷生產技術領域。
【背景技術】
[0002]碳化硅具有優良的機械性能、良好的熱震穩定性、低熱膨脹系數和高導熱系數等性能，這些特性使其制件在加熱及冷卻過程中受到的熱應力較小，因其還具有良好的化學穩定性和耐酸堿腐蝕性能，作為內襯部件上得到廣泛的應用。單一的碳化硅陶瓷雖然具有優良的性能，但其韌性差、加工困難的缺點限制了其應用，解決問題的有效途徑就是采用復合化陶瓷基材料，通過添加其他材料改善碳化硅陶瓷脆性大、韌性差、加工困難的缺點，使陶瓷內襯材料具有更加廣泛的應用。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種碳化硅陶瓷復合材料內襯部件及其制備方法。
[0004]為了實現本發明的目的，本發明通過以下方案實施:
一種碳化硅陶瓷復合材料內襯部件及其制備方法，由下列重量份的原料制成:碳化硅70-90、不銹鋼粉末9-15、鈦粉7-9、四甲基氫氧化銨1_2、硅烷偶聯劑KH-7921-2、硅粉4_6、丙烯酸樹脂2-3、燒結助劑2-4、無水乙醇7-12、炭黑3-4、去離子水80-90 ；
所述燒結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、硝酸依5_7、碳納米顆粒4_6、粘土粉4_5、二甲基娃油1-2、液體石錯2_4、娃燒偶聯劑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中，加入醋酸乙烯樹脂和純化水進行濕法混合，2-3小時后將混合好的漿料加到膠磨機中研磨過100-200目篩，加熱干燥除去水分，再加入其余剩余的成分攪拌均勻，將所得的物料輸入噴霧造粒塔中制成顆粒即可。
[0005]本發明所述一種碳化硅陶瓷復合材料內襯部件及其制備方法，由以下具體步驟制成:
(1)將碳化硅、不銹鋼粉末、鈦粉、硅粉、四甲基氫氧化銨和去離子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨3-5小時后加入硅烷偶聯劑KH-792攪拌均勻后過200-300目篩，再轉移到噴霧造粒機中制成顆粒備用；
(2)將除燒結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，加熱至50-70° C時保溫20-30分鐘，再將該混合物通過噴涂法噴涂到步驟(I)中的顆粒上，干燥后與燒結助劑混合均勻；
(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燒結爐中在氬氣的保護下進行燒結，燒結溫度為1750-1900° C，保溫3-5小時后緩慢降溫到1600-1450° C，隨爐冷卻即得。
[0006]本發明的優點是:本發明制備的碳化硅復合基陶瓷添加的鈦粉增加了陶瓷的致密度和強度，添加的不銹鋼粉末降低了燒結溫度，并且還加強了材料之間的化學結合力，提高了陶瓷性能，作為內襯部件具有廣泛的應用前景。
[0007]具體實施方案
下面通過具體實例對本發明進行詳細說明。
[0008]一種碳化硅陶瓷復合材料內襯部件及其制備方法，由下列重量份(公斤)的原料制成:碳化硅85、不銹鋼粉末13、鈦粉7、四甲基氫氧化銨1、硅烷偶聯劑KH-7922、硅粉5、丙烯酸樹脂3、燒結助劑3、無水乙醇10、炭黑3、去離子水90 ;
所述燒結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中，加入醋酸乙烯樹脂和純化水進行濕法混合，3小時后將混合好的漿料加到膠磨機中研磨過200目篩，加熱干燥除去水分，再加入其余剩余的成分攪拌均勻，將所得的物料輸入噴霧造粒塔中制成顆粒即可。
[0009]本發明所述一種碳化硅陶瓷復合材料內襯部件及其制備方法，由以下具體步驟制成:
(1)將碳化硅、不銹鋼粉末、鈦粉、硅粉、四甲基氫氧化銨和去離子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨4小時后加入硅烷偶聯劑KH-792攪拌均勻后過300目篩，再轉移到噴霧造粒機中制成顆粒備用；
(2)將除燒結助劑之外其余剩余的成分混合，以4°C/min的速度邊攪拌邊加熱，加熱至60° C時保溫20-30分鐘，再將該混合物通過噴涂法噴涂到步驟(I)中的顆粒上，干燥后與燒結助劑混合均勻；
(3)將步驟(2)得到的物料送入模具中采用170MPa干壓成型得素胚，再將該素胚放入真空高溫燒結爐中在氬氣的保護下進行燒結，燒結溫度為1900° C，保溫3-5小時后緩慢降溫到1600° C，隨爐冷卻即得。
[0010]本實施例中陶瓷的性能指標結果如下:
耐堿性實驗:不溶于任何強堿；
耐酸性試驗:不溶于任何強酸；
硬度(GPa):32.8 ；
彈性模量(GPa):375 ；
抗折強度(MPa):182 ；
斷裂韌性(Mpa/m1/2):4.34 ；
熱膨脹系數(10_5/K):1.03 ；
熱傳導率(W/mK):112。
【主權項】
1.一種碳化硅陶瓷復合材料內襯部件及其制備方法，其特征在于，由下列重量份的原料制成:碳化硅70-90、不銹鋼粉末9-15、鈦粉7-9、四甲基氫氧化銨1_2、硅烷偶聯劑KH-7921-2、硅粉4-6、丙烯酸樹脂2_3、燒結助劑2_4、無水乙醇7_12、炭黑3_4、去離子水80-90 ； 所述燒結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、硝酸依5_7、碳納米顆粒4_6、粘土粉4_5、二甲基娃油1-2、液體石錯2_4、娃燒偶聯劑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中，加入醋酸乙烯樹脂和純化水進行濕法混合，2-3小時后將混合好的漿料加到膠磨機中研磨過100-200目篩，加熱干燥除去水分，再加入其余剩余的成分攪拌均勻，將所得的物料輸入噴霧造粒塔中制成顆粒即可。
2.根據權利要求1所述一種碳化硅陶瓷復合材料內襯部件及其制備方法，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、硅粉、四甲基氫氧化銨和去離子水加到球磨罐中，球料比3:1，球磨3-5小時后加入硅烷偶聯劑KH-792攪拌均勻后過200-300目篩，再轉移到噴霧造粒機中制成顆粒備用； (2)將除燒結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，加熱至50-70° C時保溫20-30分鐘，再將該混合物通過噴涂法噴涂到步驟(I)中的顆粒上，干燥后與燒結助劑混合均勻； (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燒結爐中在氬氣的保護下進行燒結，燒結溫度為1750-1900° C，保溫3-5小時后緩慢降溫到1600-1450° C，隨爐冷卻即得。
【專利摘要】本發明公開了一種碳化硅陶瓷復合材料內襯部件及其制備方法，其特征在于，由下列重量份的原料制成：碳化硅70-90、不銹鋼粉末9-15、鈦粉7-9、四甲基氫氧化銨1-2、硅烷偶聯劑KH-7921-2、硅粉4-6、丙烯酸樹脂2-3、燒結助劑2-4、無水乙醇7-12、炭黑3-4、去離子水80-90；本發明制備的碳化硅復合基陶瓷添加的鈦粉增加了陶瓷的致密度和強度，添加的不銹鋼粉末降低了燒結溫度，并且還加強了材料之間的化學結合力，提高了陶瓷性能，作為內襯部件具有廣泛的應用前景。
【IPC分類】C04B35-622, C04B35-565, C04B35-64
【公開號】CN104829234
【申請號】CN201510184848
【發明人】張波
【申請人】鳳陽徽亨商貿有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年4月20日