一种SiC陶瓷材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种SiC陶瓷材料的制备方法。
【背景技术】
[0002] SiC是一种典型的Si与C共价键结合的化合物，在自然界分布极少，工业上应用的 都是人工合成的材料。早在1891年，Acheson在合成金刚石实验中，往C中加 Si作为催化剂， 生成SiC，被误认为是金刚石，所以取名金刚砂。SiC陶瓷是近几十年才发展起来的新型陶瓷 材料，但由于其特别优良的高强度、高硬度、耐腐蚀、耐高温等性能，得到大规模的开发应 用，已大量应用于石油化工、冶金、机械、航空航天、微电子、汽车、钢铁等领域，并日益显示 出其它特种陶瓷所无法比拟的优点。
[0003] 目前，反应烧结SiC陶瓷广泛用于制造机械零部件如各种耐磨件、耐高温结构件及 机械密封件等，随着我国石油、化工行业的发展，各种输送栗、搅拌机等设备对机械密封件 的要求越来越高。极端的工作条件对反应烧结SiC陶瓷材料的结构与性能提出了日益严峻 的挑战。目前，反应烧结SiC陶瓷制备一般采用较粗的SiC原料粉，粒径在10-50μπι，导致陶瓷 材料力学性能不高，含有的游离Si含量在10~15%，而且制品的表面质量也不高。相对于作 为耐磨件使用的陶瓷材料而言，用于机械密封的反应烧结SiC陶瓷材料要求粒度细小而均 匀，一般应为微米级粉体，以保证制品的尺寸精度和表面质量，并赋予其良好的机械性能， 满足工况需求。目前，采用微米级SiC原料粉体制备反应烧结SiC陶瓷材料的研究还很欠缺， 而且，采用较小粒径的SiC原料增加了坯体成型及熔渗烧结过程的难度，工艺也较难掌握。 因此，开展微细SiC陶瓷的反应烧结工艺以及其性能与微观组织的关系开展研究，以期开发 成熟的微细SiC陶瓷的反应烧结工艺，制造性能优越的反应烧结SiC陶瓷材料及密封件制 品，具有重要意义。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种SiC陶瓷材料的制备方法，所得 材料具有优良的综合性能和耐磨性能。
[0005] -种SiC陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0006] 步骤1，以重量份计，取碳粉10~15份、酚醛树脂3~7份、聚乙烯醇2~8份、乌洛托 品1~5份、二氧化硅2~7份、硬脂酸锌1~6份、聚丙烯酰胺1~4份、硅酸钙2~7份、碳酸二甲 酯3~8份、大豆卵磷脂2~9份、柠檬酸1~7份、壳聚糖0.8~3.2份，加至无水乙醇10~20份 中，球磨，经干燥、粉碎后得到混合粉料；
[0007] 步骤2，将步骤1所得混合粉料装填入成型模具预压，压坯干燥后进行固化处理，得 素坯；
[0008] 步骤3，将步骤2所得素坯进行碳化处理，得陶瓷素坯；
[0009] 步骤4,将步骤3所得陶瓷素坯在真空条件下进行熔渗烧结，即得。
[0010] 进一步地，步骤1中球磨介质选用5mm的玛瑙球，球磨时间为6~12h。
[0011]进一步地，步骤1所得混合粉料的粒度为80~100目。
[0012] 进一步地，步骤2中预压压力为70~200MPa，固化温度为150~250 °C，固化时间为1 ~4h〇
[0013] 进一步地，步骤3中碳化处理是在氩气或氮气条件下700~1000°C处理1~5h。
[0014] 进一步地，步骤4中烧结条件为真空度0.08~0.12MPa，温度1500~1800°C，时间 0·5~2h〇
[0015] 进一步地，所述硬脂酸锌是先由氢氧化钠溶液浸泡，再用丙烯酸树脂改性得到。
[0016] 预处理的步骤是：将氧化锌粉末置于5倍重量的10wt %的80°C的氢氧化钠溶液浸 泡2小时，取出后脱水，置于40°C的丙烯酸树脂中（重量是未浸泡前的氧化锌粉末重量的5 倍），保持1小时，取出后用30vol. %的乙醇水溶液清净后烘干。
[0017] 本发明的SiC陶瓷材料具有优良的综合性能和耐磨性能。
【具体实施方式】
[0018] 实施例1
[0019] -种SiC陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0020] 步骤1，以重量份计，取碳粉10份、酚醛树脂3份、聚乙烯醇2份、乌洛托品1份、二氧 化硅2份、硬脂酸锌1份、聚丙烯酰胺1份、硅酸钙2份、碳酸二甲酯3份、大豆卵磷脂2份、柠檬 酸1份、壳聚糖0.8份，加至无水乙醇10份中，球磨，经干燥、粉碎后得到混合粉料；
[0021 ]步骤2，将步骤1所得混合粉料装填入成型模具预压，压坯干燥后进行固化处理，得 素坯；
[0022]步骤3，将步骤2所得素坯进行碳化处理，得陶瓷素坯；
[0023] 步骤4,将步骤3所得陶瓷素坯在真空条件下进行熔渗烧结，即得。
[0024] 其中，步骤1中球磨介质选用5mm的玛瑙球，球磨时间为12h，所得混合粉料的粒度 为80目；步骤2中预压压力为70MPa，固化温度为150°C，固化时间为4h;步骤3中碳化处理是 在氩气条件下700 °C处理5h;步骤4中烧结条件为真空度0.08MPa，温度1800 °C，时间0.5h。 [0025] 实施例2
[0026] -种SiC陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0027]步骤1，以重量份计，取碳粉13份、酚醛树脂6份、聚乙烯醇7份、乌洛托品2份、二氧 化硅5份、硬脂酸锌2份、聚丙烯酰胺3份、硅酸钙4份、碳酸二甲酯6份、大豆卵磷脂8份、柠檬 酸2份、壳聚糖2.3份，加至无水乙醇15份中，球磨，经干燥、粉碎后得到混合粉料；
[0028]步骤2，将步骤1所得混合粉料装填入成型模具预压，压坯干燥后进行固化处理，得 素坯；
[0029]步骤3，将步骤2所得素坯进行碳化处理，得陶瓷素坯；
[0030] 步骤4,将步骤3所得陶瓷素坯在真空条件下进行熔渗烧结，即得。
[0031] 其中，步骤1中球磨介质选用5_的玛瑙球，球磨时间为9h，所得混合粉料的粒度为 90目；步骤2中预压压力为130MPa，固化温度为190°C，固化时间为2h;步骤3中碳化处理是在 氩气条件下900 °C处理2h;步骤4中烧结条件为真空度0.09MPa，温度1500 °C，时间1.5h。 [0032] 实施例3
[0033] -种SiC陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0034] 步骤1，以重量份计，取碳粉13份、酚醛树脂4份、聚乙烯醇6份、乌洛托品4份、二氧 化硅3份、硬脂酸锌2份、聚丙