专利名称：液相烧结碳化硼陶瓷材料及其制品的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种碳化硼陶瓷材料及其制品的制造方法。
背景技术：
目前碳化硼陶瓷材料及其制品的制造技术有两种热压烧结和无压烧结技术，这两种技术存在的主要问题是1，热压烧结碳化硼生产费用高，石墨模具使用寿命低，热损失较大，电费较高；2，碳化硼热压烧结技术只能制作形状简单的制品，不能满足市场对复杂形状制品的需求；3，热压烧结碳化硼生产效率低，不能满足大批量生产的需求；4，热压烧结碳化硼毛坯尺寸精度差，后续加工费用较高；5，无压烧结碳化硼技术性能指标低，不能满足市场对高质量制品的需求；6，无压烧结碳化硼制品中纯碳化硼含量较低，使用寿命低，不能满足市场需求。
发明内容
本发明主要解决热压烧结碳化硼生产费用高、不能生产复杂形状制品、生产效率低、毛坯尺寸精度差和无压烧结碳化硼技术性能指标低的问题，从而提供一种液相烧结碳化硼陶瓷材料及其制品的制造方法，其目的是这样实现的液相烧结碳化硼陶瓷材料，它包括碳化硼粉末原料，还包括Al-Y系添加剂和任选一种的CeO2或La2O3成分，各成分质量百分数分别为碳化硼粉末原料72-99，Al-Y系添加剂0.5-25，CeO2或La2O3占0.5-3.0。液相烧结碳化硼陶瓷材料及其制品的制造方法首先，按常规方法将碳化硼陶瓷材料进行混料、制粉和成型；然后，将压坯置于真空烧结炉中，先抽真空，再用氩气冲洗三次，升温烧结，升温速度为5-25℃/min，升温到1700-2000℃后，保温200-500分钟，烧结在真空或流动的氩气中进行，氩气的流量为15L/min。本发明与现有技术相比具有如下优点1，它与热压烧结碳化硼相比降低生产成本30-70％，与无压烧结碳化硼相比降低生产成本20-50％；2，它可以制造诸如喷沙嘴、密封环、轴承套等形状复杂的碳化硼制品；3，比热压烧结碳化硼制造技术提高生产效率25-160％；4，提高了烧结毛坯的尺寸精度，降低了后续精加工的费用；5，综合技术性能指标与无压烧结碳化硼相比提高了30-65％，扩大了产品应用范围。
具体实施例方式
一本实施方式包括碳化硼粉末原料，它还包括Al-Y系添加剂和任选一种的CeO2或La2O3成分，各成分质量百分数分别为碳化硼粉末原料72-99，Al-Y系添加剂0.5-25，CeO2或La2O3占0.5-3.0。所述Al-Y系添加剂中，Al与Y的比例为2.0-5.5∶5.5-2.0，Al-Y系添加剂为AlN或Al2O3粉末和Y2O3粉末，它们的平均粒径均为0.6-3.0微米，纯度为94-99.99％，碳化硼粉末原料的纯度为91-99％，平均粒径为0.6-3.5微米。液相烧结碳化硼陶瓷材料及其制品的制造方法为首先，按常规方法将碳化硼陶瓷材料进行混料、制粉和成型；然后，将压坯置于真空烧结炉中，先抽真空，再用氩气冲洗三次，升温烧结，升温速度为5-25℃/min，升温到1700-2000℃后，保温200-500分钟，烧结在真空或流动的氩气中进行，氩气的流量为5-15L/min，混料、制粉和成型的步骤为a.将碳化硼陶瓷材料粉末置于尼龙罐中进行混合，加入常规数量的酒精作为混合助剂，球磨机用的料球为碳化硼陶瓷球；b.球磨混合6-24小时后，在70-100℃的流动氮气中烘干破碎，加入浓度为1-10％的聚乙烯醇水溶液作为粘合剂；c.混合2-8小时后进行干燥破碎；d.过60-120目筛；e.然后进行冷等静压成型，压力为100-250Mpa。
具体实施例方式
二本实施方式与具体实施方式
一不同的是，各成分质量百分数分别为；碳化硼粉末原料72-76.9，Al-Y系添加剂21-25，CeO2或La2O3占2.1-3.0。液相烧结碳化硼陶瓷材料及其制品的制造方法，其特征在于所述混料、制粉及成型的步骤为a.将碳化硼陶瓷材料粉末置于聚酰亚胺罐中进行混合，加入常规数量的酒精作为混合助剂，球磨机用的料球为碳化硼陶瓷段；b球磨混合6-24小时后，在70-100℃的流动氮气中烘干破碎，加入浓度为1-10％的聚乙烯醇水溶液作为粘合剂；c.混合2-8小时后进行干燥破碎；d.然后进行喷雾造粒；e.在钢模中冷压成型，压力为100-250Mpa。
具体实施例方式
三本实施方式与具体实施方式
一、二不同的是，各成分质量百分数分别为碳化硼粉末原料89-99，Al-Y系添加剂0.5-10，CeO2或La2O3占0.5-1。
具体实施例方式
四按以下质量百分数比例取原料粉末平均粒径为0.7μm、纯度为97.04％的的碳化硼粉末原料95.2，平均粒径1.7μm、纯度为98.0％的La2O30.8，平均粒径2.7μm、纯度为95.5的AlN1.7，平均粒径1.2μm、纯度为99.7％的Y2O32.3，进行混料及制粉，钢模压型，压力为170Mpa，进行烧结，升温速度为17℃/min，升温至1920℃，保温270min。得到烧结体的主要性能是密度2.53g/m3，硬度HV2950，四点抗弯强度520Mpa，断裂韧性KIC5.4 MPam。
具体实施例方式
五本实施方式与具体实施方式
四不同的是，它按以下质量百分数比例取原料粉末平均粒径为3.5μm、纯度为94.2％的的碳化硼粉末原料97.7，平均粒径2.5μm、纯度为99.0％的CeO20.5，平均粒径0.6μm、纯度为95.8％的Al2O31.3，平均粒径0.7μm、纯度为98.0％的Y2O30.5，进行混料及制粉，冷导静压成型，压力为150Mpa，进行烧结，升温速度为7℃/min，升温至1870℃，保温430min。得到烧结体的主要性能是密度2.50g/cm3，硬度HV3080，四点抗弯强度485Mpa，断裂韧性KIC4.9MPam。
权利要求
1.一种液相烧结碳化硼陶瓷材料，它包括碳化硼粉末原料，其特征在于它还包括Al-Y系添加剂和任选一种的CeO2或La2O3成分，各成分质量百分数分别为碳化硼粉末原料72-99，Al-Y系添加剂0.5-25，CeO2或La2O3占0.5-3.0。
2.根据权利要求1所述的液相烧结碳化硼陶瓷材料，其特征在于各成分质量百分数分别为碳化硼粉末原料72-76.9，Al-Y系添加剂21-25，CeO2或La2O3占2.1-3.0。
3.根据权利要求1所述的液相烧结碳化硼陶瓷材料，其特征在于各成分质量百分数分别为碳化硼粉末原料89-99，Al-Y系添加剂0.5-10，CeO2或La2O3占0.5-1。
4.根据权利要求1或2或3或4所述的液相烧结碳化硼陶瓷材料，其特征在于在所述Al-Y系添加剂中，Al与Y的比例为2.0-5.5∶5.5-2.0。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的液相烧结碳化硼陶瓷材料，其特征在于所述Al-Y系添加剂为AlN或Al2O3粉末和Y2O3粉末，它们的平均粒径均为0.6-3.0微米，纯度为94-99.99％。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的液相烧结碳化硼陶瓷材料，其特征在于所述碳化硼粉末原料的纯度为91-99％，平均粒径为0.6-3.5微米。
7.一种液相烧结碳化硼陶瓷材料及其制品的制造方法，其特征在于首先，按常规方法将碳化硼陶瓷材料进行混料、制粉和成型；然后，将压坯置于真空烧结炉中，先抽真空，再用氩气冲洗三次，升温烧结，升温速度为5-25℃/min，升温到1700-2000℃后，保温200-500分钟，烧结在真空或流动的氩气中进行，氩气的流量为5-15L/min。
8.根据权利要求7所述的液相烧结碳化硼陶瓷材料及其制品的制造方法，其特征在于所述混料、制粉和成型的步骤为a.将碳化硼陶瓷材料粉末置于尼龙罐中进行混合，加入常规数量的酒精作为混合助剂，球磨机用的料球为碳化硼陶瓷球；b.球磨混合6-24小时后，在70-100℃的流动氮气中烘干破碎，加入浓度为1-10％的聚乙烯醇水溶液作为粘合剂；c.混合2-8小时后进行干燥破碎；d.过60-120目筛；e.然后进行冷等静压成型，压力为100-250Mpa。
9.根据权利要求7所述的液相烧结碳化硼陶瓷材料及其制品的制造方法，其特征在于所述混料、制粉及成型的步骤为a.将碳化硼陶瓷材料粉末置于聚酰亚胺罐中进行混合，加入常规数量的酒精作为混合助剂，球磨机用的料球为碳化硼陶瓷段；b.球磨混合6-24小时后，在70-100℃的流动氮气中烘干破碎，加入浓度为1-10％的聚乙烯醇水溶液作为粘合剂；c.混合2-8小时后进行干燥破碎；d.然后进行喷雾造粒；e.在钢模中冷压成型，压力为100-250Mpa。
全文摘要
液相烧结碳化硼陶瓷材料及其制品的制造方法。本发明主要解决热压烧结碳化硼生产费用高、不能生产复杂形状制品等问题。它包括碳化硼粉末原料，还包括Al－Y系添加剂和任选一种的CeO
文档编号C04B35/563GK1438201SQ0311118
公开日2003年8月27日 申请日期2003年3月14日 优先权日2003年3月14日
发明者李文辉, 李文新 申请人:李文辉, 李文新