[发明专利]一种用于注浆成型的碳化硅浆料的制备方法

说明书

本发明是一种用于注浆成型的碳化硅浆料的制备方法，用于注浆成型。首先将萘系减水剂、三聚氰胺减水剂、木质素磺酸钠、腐植酸钠中的至少一种改性剂与碳化硅粉体充分混合在温度为60℃—90℃条件下搅拌4h—10h进行改性。然后将改性浆料进行离心干燥制备出第一步改性粉体。第二步是制备用于注浆成型的碳化硅浆料。将第一步改性粉体配制成固相含量为50Vol％—60Vol％的浆料，然后向浆料中加入碳化硅颗粒和消泡剂，制备成固相含量为65Vol％—75Vol％的均匀碳化硅浆料。本发明工艺简单、设备简单，所需生产成本较低和生产周期短。制备出的碳化硅浆料具有固相含量高和流动性好的特点。

技术领域

本发明是一种用于注浆成型的碳化硅浆料的制备方法。用本方法制得的碳化硅浆料主要用于注浆成型制备各种复杂器件。

背景技术

碳化硅是一种共价化合物，具有硬度高、耐磨性好、化学性质稳定、热膨胀系数小、热导率高等优点而被广泛应用于制作耐高温材料、耐磨材料和半导体等领域。

注浆成型是制备重结晶碳化硅器件的最常用方法之一。而注浆成型的关键技术是制备高固相含量、流动性好的均匀浆料。重结晶碳化硅是以粗细级配的碳化硅为原料，高温下蒸发—凝聚烧结而成。碳化硅粉体粒径小容易导致团聚。因此，需要对碳化硅粉体进行改性阻止团聚现象的发生。而碳化硅颗粒虽然不容易团聚，但是由于质量较大，分散到水中后在重力作用下会很快发生沉降现象。解决这一问题的主要办法是依靠改性粉体之间形成的作用力来抵消颗粒的重力。工业上用于注浆成型的碳化硅浆料是由碳化硅颗粒与改性碳化硅粉体按一定比例制备出用于注浆成型的碳化硅浆料。

目前，我国利用注浆成型制备高质量重结晶碳化硅制品所需的改性粉体则主要从国外进口。由国外进口改性碳化硅粉体配制成浆料后加入粒径范围为40μm—150μm的碳化硅颗粒进行充分搅拌制备成均匀浆料。

碳化硅颗粒分散到水中后在重力作用下会立刻沉降，难以用于注浆成型。为了形成均匀的碳化硅浆料，这就要求改性后的碳化硅粉体配制成浆料后除了具备良好的流动性外还需要有一定浮力阻止颗粒沉降，使颗粒与改性后的碳化硅粉体可以形成均匀的稳定浆料。

由于国外技术垄断和技术保密，国外对用于注浆成型的碳化硅浆料的报导较少。国内对碳化硅粉体改性的研究有待进一步提高。相关报导主要有：

武七德等人利用硅烷偶联剂对D₅₀为1.2μm的碳化硅粉体改性，然后与粒径为100μm的粗碳化硅颗粒混合后加入四甲基氢氧化铵分散剂和润湿剂烷基聚氧乙烯醚，研究了浆料Zeta电位的变化。但并没有对浆料的流动性和固相含量等关键参数进行系统研究。

申请号为201410747253.5的发明专利“一种改性碳化硅陶瓷浆料的生产工艺”。该发明利用改性剂硅烷偶联剂、四甲基氢氧化铵和稳定剂羧甲基纤维素钠经过除杂、分离、改性和制浆工艺对碳化硅粉体进行改性。该发明对改性后碳化硅浆料的粘度和固相含量只是进行定性介绍，并没有对改性后碳化硅浆料的粘度和固相含量进行定量说明。同时，该专利制得的浆料是由改性碳化硅粉体配制的，并未加入碳化硅颗粒。与本发明的浆料特征相差较大。

申请号为201610123471.0的发明专利“一种超微碳化硅粉体高性能浆料的制备方法”。该发明主要利用改性剂聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯亚胺和聚乙二醇对碳化硅粉体改性。制得的碳化硅浆料固相含量在51Vol％-55Vol％之间。粘度在0.01Pa·s-0.5Pa·s。该专利制得的浆料是由改性碳化硅粉体配制的，并未加入粗碳化硅颗粒。与本发明的浆料特征相差较大。

发明内容