[发明专利]一种高电阻率碳化硅陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种高电阻率碳化硅陶瓷及其制备方法，属于陶瓷生产技术领域。

背景技术

真空烧结是瓷坯在真空条件下烧结的方法。氧化物陶瓷坯体的气孔中含有的水蒸气、氢、氧等气体在烧结过程中借溶解、扩散沿着坯体晶界或通过晶粒可从气孔中逸出，但其中的一氧化碳、二氧化碳，特别是氮，由于溶解度较低，不易从气孔中逸出，致使制品内含有气孔，致密度下降。如将坯体在真空条件下烧结，则所有气体在坯体尚未完全烧结前就会从气孔中逸出，使制品不含气孔，从而提高制品的致密度。碳化硅陶瓷由于具有优良的力学性能，且具有耐磨损，耐酸碱腐蚀性强，抗氧化性强等特点而一直以来在各领域均有广泛的应用。但是实际上碳化硅是一种宽带隙半导体，具有热导率高，电子饱和漂移速率大，化学稳定性好等优点，且具有硅最为接近的热膨胀系数，因而制备高电阻的碳化硅将满足IT和电工行业的要求，扩大应用前景，因此制备出高电阻的碳化硅是研究重点。

发明内容

本发明的目的是提供一种高电阻率碳化硅陶瓷及其制备方法。

为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：

一种高电阻率碳化硅陶瓷及其制备方法，由下列重量份的原料制成：碳化硅70-80、二甲基硅油2-3、预胶化淀粉2-4、二氧化锗4-6、乳白玻璃2-4、无水乙醇15-20、氧化聚乙烯蜡2-3、短切碳纤维预分散体14-18、烧结助剂3-4、去离子水80-90；

所述烧结助剂是由10-15重量份的氧化铝、8-12重量份的硼化锆、15-20重量份的碳粉混合研磨成200-300目粉末，加入0.4-0.8重量份的亚甲基双丙烯酰胺和10-15重量份的乙醇溶液混合搅拌均匀，加热蒸去溶剂在10-15MPa下压制成胚料，然后于600-800°C下干燥粉碎成150-200目粉末即可。

本发明所述短切碳纤维预分散体的制备方法为：将碳纤维短切为长度在1-3mm，在500-600°C下低温氧化1-2小时，再将其浸入体积比为3：7的稀硝酸和丙酮的混合溶液中，浸泡1-2天后用去离子水反复冲洗表面直至溶液呈中性，烘干后采用溶胶-凝胶法在碳纤维表面形成氧化锆涂层，再将该碳纤维完全浸入水中，超声波分散10-20分钟，再加入碳纤维0.3-0.5倍重量份的OP-10乳化剂，继续超声分散1-2小时即可。

本发明所述一种高电阻率碳化硅陶瓷及其制备方法，由以下具体步骤制成：

（1）将碳化硅、二氧化锗、乳白玻璃、氧化聚乙烯蜡和去离子水混合加到球磨罐中，以高纯度氧化铝磨球球磨2-3小时，再加入除短切碳纤维预分散体之外其余剩余的成分以300-400转/分的转速进行湿法混合，混合1-2小时；

（2）将短切碳纤维预分散体加到步骤（1）中，转速降低至100-200转/分，继续球磨1-2小时，将混合均匀的浆料在室温下抽气缓慢加到金属模具中，然后置于保温箱中于80°C下保温30-50分钟后脱模，在室温下自然干燥至重量不再减少；

（3）将步骤（2）得到的碳化硅陶瓷素坯置入反应烧结炉中，将烧结炉抽真空，以20-25°C/min升温至1600-1700°C，恒温保持3-5小时，试样随炉冷却即可得到。

本发明的优点是：本发明添加的短切碳纤维提高碳化硅的力学性能，提高陶瓷的断裂韧性，提高素坯的强度和致密度，满足机械加工要求，本发明碳化硅陶瓷复合材料热导率高，抗热震性好，耐腐蚀，使用寿命长；工艺简单，操作安全，不造成污染，采用真空烧结制备的碳化硅陶瓷复合材料电阻率高，满足IT和电工行业的要求。

具体实施方案

下面通过具体实例对本发明进行详细说明。

     一种高电阻率碳化硅陶瓷及其制备方法，由下列重量份（公斤）的原料制成：碳化硅75、二甲基硅油3、预胶化淀粉3、二氧化锗5、乳白玻璃3、无水乙醇20、氧化聚乙烯蜡2、短切碳纤维预分散体17、烧结助剂3、去离子水85；

所述烧结助剂是由15重量份的氧化铝、8重量份的硼化锆、18重量份的碳粉混合研磨成300目粉末，加入0.6重量份的亚甲基双丙烯酰胺和15重量份的乙醇溶液混合搅拌均匀，加热蒸去溶剂在12MPa下压制成胚料，然后于700°C下干燥粉碎成200目粉末即可。