一种高强度碳化硅陶瓷材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及陶瓷材料技术领域，更具体地说是一种高强度碳化硅陶瓷材料及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材 料。它具有尚恪点、尚硬度、尚耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料，由于陶 瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。
[0003] 碳化硅（SiC)是用石英砂、石油焦（或煤焦）、木肩（生产绿色碳化硅时需要加食 盐）等原料通过电阻炉高温冶炼而成。碳化硅在大自然也存在罕见的矿物，莫桑石。碳化 硅又称碳硅石。在当代C、N、B等非氧化物高技术耐火原料中，碳化硅为应用最广泛、最经济 的一种，可以称为金钢砂或耐火砂。目前中国工业生产的碳化硅分为黑色碳化硅和绿色碳 化娃两种，均为六方晶体，比重为3. 20~3. 25,显微硬度为2840~3320kg/mm2。
[0004] 高耐磨陶瓷材料具有非常高的经济价值和应用价值，可作为耐磨部件得到广泛的 应用。将碳化硅应用于陶瓷材料中，提高了陶瓷材料的高耐磨性，但由于碳化硅的硬度大、 脆性大不好加工，成品率不高，容易造成材料的浪费，本发明针对这一情况采用复合化制备 陶瓷基材料能够改善这一问题，并且降低了烧结温度，提高陶瓷的烧结性能。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，提供一种高强度碳化硅陶瓷材料及其 制备方法。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 一种高强度碳化硅陶瓷材料，由以下重量份原料制成：碳化硅80-90、氧化镍2-4、硅化 锰1-3、铬粉1-2、石英砂4-6、二硼化锆12-15、氮化钛1-3、辉绿岩5-6、木节土 2-4、硅烷偶 联剂5-7、环氧大豆油3-5、纳米三氧化二铝1-3、酒石酸0. 5-0. 7、过氧化氢0. 5-0. 8、水玻璃 2-5、助剂6-7、水适量； 所述的助剂是由以下重量份原料制成：角闪石20-30、蛇纹石尾矿5-6、碳酸钡1-2、 钨尾矿3-5、油酸0. 3-0. 5、蜂蜡1-2、球土 2-3、电容刚玉1-3、聚酯树脂2-3、硬脂酸锌 0. 5-0. 8、松节油4-6、水适量；制备方法为：将角闪石、蛇纹石尾矿、碳酸钡、钨尾矿、球土、 电容刚玉加到混料机中，加入聚酯树脂、硬脂酸锌和水进行湿法混合，2-3小时后将混合好 的浆料加到胶磨机中研磨过100-200目筛，加热干燥除去水分，再加入其余剩余的成分搅 拌均匀，将所得的物料输入喷雾造粒塔中制成颗粒即可。
[0007] -种高强度碳化硅陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 将碳化硅、氧化镍、硅化锰、铬粉、石英砂、二硼化锆、氮化钛、辉绿岩、木节土混合， 球磨，过300目筛得混合料； (2) 将混合料与酒石酸、过氧化氢混合，加入硅烷偶联剂、水玻璃和适量的水，混合成泥 状，送入球磨机中球磨2-3个小时，干燥，送入煅烧炉中，在700-900 °C下煅烧2-3小时，取出 粉碎，过300目筛，得到颗粒； (3)将第（2)步得到的颗粒与其他剩余成分混合，加入适量的水，球磨2-3小时，在 110-120°C下烘干，过40目筛，在1580-1640°C下热压，热压压力为25-45MPa，热压时间为 45-55分钟，即得。
[0008] 本发明的优点在于： 本发明的碳化硅陶瓷材料密度大，强度高，添加的环氧大豆油、辉绿岩、木节土等在增 强材料强度的基础上保证了材料的稳定性，添加的硅化锰、铬粉、二硼化锆、氮化钛等则进 一步提高了材料的强度，保证了产品的质量。
【具体实施方式】
[0009] 实施例1 一种高强度碳化硅陶瓷材料，由以下重量（kg)原料制成：碳化硅80、氧化镍2、硅化锰 1、 铬粉1、石英砂4、二硼化锆12、氮化钛1、辉绿岩5、木节土 2、硅烷偶联剂5、环氧大豆油 3、 纳米三氧化二铝1、酒石酸0. 5、过氧化氢0. 5、水玻璃2、助剂6、水适量；所述的助剂是由 以下重量（kg)原料制成：角闪石20、蛇纹石尾矿5、碳酸钡1、钨尾矿3、油酸0. 3、蜂蜡1、球 土 2、电容刚玉1、聚酯树脂2、硬脂酸锌0. 5、松节油4、水适量；制备方法为：将角闪石、蛇纹 石尾矿、碳酸钡、钨尾矿、球土、电容刚玉加到混料机中，加入聚酯树脂、硬脂酸锌和水进行 湿法混合，2小时后将混合好的浆料加到胶磨机中研磨过100目筛，加热干燥除去水分，再 加入其余剩余的成分搅拌均匀，将所得的物料输入喷雾造粒塔中制成颗粒即可。
[0010] 一种高强度碳化硅陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤： (1) 将碳化硅、氧化镍、硅化锰、铬粉、石英砂、二硼化锆、氮化钛、辉绿岩、木节土混合， 球磨，过300目筛得混合料； (2) 将混合料与酒石酸、过氧化氢混合，加入硅烷偶联剂、水玻璃和适量的水，混合成泥 状，送入球磨机中球磨2个小时，干燥，送入煅烧炉中，在700 °C下煅烧2小时，取出粉碎，过 300目筛，得到颗粒； (3) 将第⑵步得到的颗粒与其他剩余成分混合，加入适量的水，球磨2小时，在IKTC 下烘干，过40目筛，在1580°C下热压，热压压力为25MPa，热压时间为45分钟，即得。
[0011] 实施例2 一种高强度碳化硅陶瓷材料，由以下重量（kg)原料制成：碳化硅85、氧化镍3、硅化锰 2、 铬粉1、石英砂5、二硼化锆13、氮化钛2、辉绿岩5、木节土 3、硅烷偶联剂6、环氧大豆油 4、 纳米三氧化二铝2、酒石酸0. 6、过氧化氢0. 7、水玻璃4、助剂7、水适量；所述的助剂是由 以下重量（kg)原料制成：角闪石25、蛇纹石尾矿6、碳酸钡1、钨尾矿4、油酸0. 4、蜂蜡1、球 土 3、电容刚玉2、聚酯树脂2、硬脂酸锌0. 7、松节油5、水适量；制备方法为：将角闪石、蛇纹 石尾矿、碳酸钡、钨尾矿、球土、电容刚玉加到混料机中，加入聚酯树脂、硬脂酸锌和水进行 湿法混合，2. 5小时后将混合好的浆料加到胶磨机中研磨过150目筛，加热干燥除去水分， 再加入其余剩余的成分搅拌均匀，将所得的物料输入喷雾造粒塔中制成颗粒即可。
[0012] 一种高强度碳化硅陶瓷材料及其制备方法，包括以下步骤： (1)将碳化硅、氧化镍、硅化锰、铬粉、石英砂、二硼化锆、氮化钛、辉绿岩、木节土混合， 球磨，过300目筛得混合料； (2) 将混合料与酒石酸、过氧化氢混合，加入硅烷偶联剂、水玻璃和适量的水，混合成泥 状，送入球磨机中球磨2. 5个小时，干燥，送入煅烧炉中，在800°C下煅烧2. 5小时，取出粉 碎，过300目筛，得到颗粒； (3) 将第⑵步得到的颗粒与其他剩余成分混合，加入适量的水，球磨2. 5小时，在 115°C下烘干，过40目筛，在1610°C下热压，热压压力为35MPa，热压时间为50分钟，即得。
[0013] 实施例3 一种高强度碳化硅陶瓷材料，由以下重量（kg)原料制成：碳化硅90、氧化镍4、硅化锰 3、铬粉2、石英砂6、二硼化锆15、氮化钛3、辉绿岩6、木节土 4、硅烷偶联剂7、环氧大豆油 5、纳米三氧化二铝3、酒石酸0. 7、过氧化氢0. 8、水玻璃5、助剂7、水适量；所述的助剂是由 以下重量（kg)原料制成：角闪石30、蛇纹石尾矿6、碳酸钡2、钨尾矿5、油酸0. 5、蜂蜡2、球 土 3、电容刚玉3、聚酯树脂3、硬脂酸锌0. 8、松节油6、水适量；制备方法为：将角闪石、蛇纹 石尾矿、碳酸钡、钨尾矿、球土、电容刚玉加到混料机中，加入聚酯树脂、硬脂酸锌和水进行 湿法混合，3小时后将混合好的浆料加到胶磨机中研磨过200目筛，加热干燥除去水分，再 加入其余剩余的成分搅拌均匀，将所得的物料输入喷雾造粒塔中制成颗粒即可。
[0014] 一种高强度碳化硅陶瓷材料及其制备方法，包括以下步骤： (1) 将碳化硅、氧化镍、硅化锰、铬粉、石英砂、二硼化锆、氮化钛、辉绿岩、木节土混合， 球磨，过300目筛得混合料； (2) 将混合料与酒石酸、过氧化氢混合，加入硅烷偶联剂、水玻璃和适量的水，混合成泥 状，送入球磨机中球磨3个小时，干燥，送入煅烧炉中，在900 °C下煅烧3小时，取出粉碎，过 300目筛，得到颗粒； (3) 将第⑵步得到的颗粒与其他剩余成分混合，加入适量的水，球磨3小时，在120°C 下烘干，过40目筛，在1640°C下热压，热压压力为45MPa，热压时间为55分钟，即得。
[0015] 上述实施例1-3制得的陶瓷材料的主要性能检测结果如下表所示： 表1实施例1-3制得的陶瓷材料的主要性能检测结果
【主权项】
1. 一种高强度碳化硅陶瓷材料，其特征在于：由以下重量份原料制成：碳化硅80-90、 氧化镍2-4、硅化锰1-3、铬粉1-2、石英砂4-6、二硼化锆12-15、氮化钛1-3、辉绿岩5-6、木 节土2-4、硅烷偶联剂5-7、环氧大豆油3-5、纳米三氧化二铝1-3、酒石酸0. 5-0. 7、过氧化氢 0. 5-0. 8、水玻璃2-5、助剂6-7、水适量； 所述的助剂是由以下重量份原料制成：角闪石20-30、蛇纹石尾矿5-6、碳酸钡1-2、 钨尾矿3-5、油酸0. 3-0. 5、蜂蜡1-2、球土2-3、电容刚玉1-3、聚酯树脂2-3、硬脂酸锌 0. 5-0. 8、松节油4-6、水适量；制备方法为：将角闪石、蛇纹石尾矿、碳酸钡、钨尾矿、球土、 电容刚玉加到混料机中，加入聚酯树脂、硬脂酸锌和水进行湿法混合，2-3小时后将混合好 的浆料加到胶磨机中研磨过100-200目筛，加热干燥除去水分，再加入其余剩余的成分搅 拌均匀，将所得的物料输入喷雾造粒塔中制成颗粒即可。2. 根据权利要求1所述的一种高强度碳化硅陶瓷材料的制备方法，其特征在于包括以 下步骤： (1) 将碳化硅、氧化镍、硅化锰、铬粉、石英砂、二硼化锆、氮化钛、辉绿岩、木节土混合， 球磨，过300目筛得混合料； (2) 将混合料与酒石酸、过氧化氢混合，加入硅烷偶联剂、水玻璃和适量的水，混合成泥 状，送入球磨机中球磨2-3个小时，干燥，送入煅烧炉中，在700-900 °C下煅烧2-3小时，取出 粉碎，过300目筛，得到颗粒； (3) 将第（2)步得到的颗粒与其他剩余成分混合，加入适量的水，球磨2-3小时，在 110-120°C下烘干，过40目筛，在1580-1640°C下热压，热压压力为25-45MPa，热压时间为 45-55分钟，即得。
【专利摘要】本发明公开了一种高强度碳化硅陶瓷材料及其制备方法，其由以下重量份原料制成：碳化硅80-90、氧化镍2-4、硅化锰1-3、铬粉1-2、石英砂4-6、二硼化锆12-15、氮化钛1-3、辉绿岩5-6、木节土2-4、硅烷偶联剂5-7、环氧大豆油3-5、纳米三氧化二铝1-3、酒石酸0.5-0.7、过氧化氢0.5-0.8、水玻璃2-5、助剂6-7、水适量本发明的碳化硅陶瓷材料密度大，强度高，添加的环氧大豆油、辉绿岩、木节土等在增强材料强度的基础上保证了材料的稳定性，添加的硅化锰、铬粉、二硼化锆、氮化钛等则进一步提高了材料的强度，保证了产品的质量。
【IPC分类】C04B35/565, C04B35/622
【公开号】CN105060895
【申请号】CN201510481657
【发明人】张焕明
【申请人】佛山蓝途科技有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月3日