[发明专利]一种碳化硅基复合材料吸收微波发热体组合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种碳化硅基复合材料吸收微波发热体组合物及其制备方法。

背景技术

碳化硅具有良好的半导特性以及耐高温、密度低、力学性能优异、价格低廉、产量巨大等优点，是一种非常有前途的吸波发热体材料。目前发热体的研究主要以金属或合金、碳化硅、金属氧化物、二硅化钼、石墨等加工的电阻型发热体。这些类型的发热体，如常用的金属或合金发热体，金属电热材料的主要缺点是价格昂贵，使用条件苛刻，其中，难熔金属电热材料必须在真空或保护气氛中使用。铁铝系合金与镍铬合金相比，使用温度较高，电阻率较大，电阻温度系数也小些，且价格便宜，但高温强度较低，电阻温度系数也小些，且价格便宜，但高温强度低，使用过后冷态脆性较大（高雪梅.真空电阻炉中的金属加热体[J].工业加热,2005(34),5；孙左一.电热利用[M]．北京：水利电力出版社，1989.7）；SiC电热元件俗称硅碳棒，是以高纯度的绿色SiC为主要原料，经2200℃高温再结晶制成的非金属发热体，最高使用温度为1350℃，抗氧化性能差，使用寿命较短，其电阻随使用温度和时间而变化，对供电设备要求高（李晓池,刘明刚,朱海马．SiC电热元件制备工艺的优化[J]．西安科技大学学报，2008,28(4),730-733）。发热温度可以达到1600℃的二硅化钼发热体，价格较高、使用电阻小且随温度变化，对供电设备要求高；二硅化钼室温具有脆性、低温氧化以及高温强度低和易高温蠕变等，常常使其应用范围受到限制，在一些特殊环境下使用时难以正常服役（冯培忠，王晓虹．二硅化钼发热元件的多样化及其发展趋势[J]．工业加热，2007，36(3)；刘志宏，贺国成，刘立明等．硅化钼发热元件机械强度与微观结构关系的研究[J].硅酸盐通报,1996,(1),68-71）；发热温度可以达到2300℃以上的石墨发热体，抗氧化能力差，需要气氛保护或高真空使用，由于电阻很小，供电需要采取：低电压、大电流的方式供电，对供电设备、供电线路、冷却设备要求高（高雪梅.石墨在高温真空电阻炉中的应用.工业加热,2005,34(1)；曹伟伟,朱波,闫亮等.碳素材料电热元件制备工艺及电热辐射特性的探讨[J]．材料导报,2007,21(8)，19-21）。此外，中国专利CN102795868A”一种高温电加热用的氮化硼-碳化硼-石墨复合发热体”、中国专利CN102625504A“高温硼化锆陶瓷发热体及其制备方法”、中国专利CN1090562“超高温陶瓷发热体及其制造方法”、中国专利CN102964125A“一种超高温氧化环境下的电致热陶瓷发热体的制备方法”、中国专利CN1865191“超高温二硅化钼氧化锆复合发热体及其制备方法”、中国专利CN201188692“高温炉用发热体”、中国专利CN1865191“超高温二硅化钼氧化锆复合发热体及其制备方法”、中国专利CN201947470U“一种超高温硼化物复合陶瓷发热体”等近年申请的复合材料发热体，使用温度和使用条件有了较大改善，但还局限于电阻型发热。从使用角度来看，传统发热体与本发明的发热体相比存在如下问题：1、电源线要和发热体连接，连接部位存在电阻并发热，使得连接处容易氧化并出现电弧烧毁连接导线；2、发热体工作的同时，需要导电端穿过保温区，在保温区导电端也要消耗一定的电能，使得有功功率降低；3、发热体由于要和外来电源连接，不能形成独立空间，较难形成特殊气氛（如惰性气氛、真空气氛等）；4、发热形状和安装缺乏灵活性，一般要用固定的安装模式；5、发热体形成的发热空间不能完全和外界隔绝，保温性能较差，能耗较高。

从成本、性能、工艺等方面综合考虑，截止目前，尚未发现一种不仅在民用频率下具有良好的吸波性能，并能快速发热，可适应不同的应用条件。同时兼具低廉制造成本和简单生产工艺的复合材料吸波发热体及制备方法尚未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备工艺简单，生产成本低，使用温度范围宽，高温抗氧化性好，用途广泛，容易形成不同气氛，可满足不同类型产品烧结要求的一种碳化硅基复合材料吸收微波发热体组合物。

    本发明的另一目的在于提供吸收微波发热体组合物的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样解决的：一种碳化硅基复合材料吸收微波发热体组合物的特殊之处在于按以下质量分数的原料组成：其中主剂为75份~95份，改性剂为5份~25份；外加粘结剂为1份~6份，蒸馏水为5份~50份，所述主剂为碳化硅粉，所述改性剂为氧化铝粉、氧化钙粉、氧化镁粉、氧化钛粉、氧化锆粉、氧化硅粉、高岭土和长石粉中的一种或两种以上，所述粘结剂为羟甲基纤维素、聚乙烯醇或羧甲基淀粉。