[发明专利]一种陶瓷蒸发舟用复合材料的无压烧结制备方法

说明书

本发明属于工业镀铝领域，公开一种陶瓷蒸发舟用复合材料的无压烧结制备方法。将PCS、DVB、二甲苯混合，配制成均匀溶液；加入硅、钛复合粉和TiB₂、BN、AlN复合粉，球磨混合，90~110℃加热搅拌直至浆料粘稠不能搅拌为止；将所得浆料烘干，造粒过筛，压制成型，得到坯体；用碳、钼复合粉包裹坯体；在氮气气氛中，1600~1750℃烧结0.5~1.5 h，即得陶瓷蒸发舟用复合材料。本发明采用无压烧结工艺，制备出的陶瓷蒸发舟用复合材料具有净尺寸成型的特点，可以经少量加工或不加工就能制作成陶瓷蒸发舟，可大幅降低复合材料的烧结成本、节约加工成本，显著降低陶瓷蒸发舟的生产成本，而无压烧结非常适用于工业化、大规模、连续生产，可以轻易满足工业需求。

技术领域

本发明属于工业镀铝领域，具体涉及一种陶瓷蒸发舟用复合材料的无压烧结制备方法。

背景技术

在工业蒸镀铝行业中，早期普遍使用石墨作为蒸发舟，由于石墨容易被铝液腐蚀，且易氧化，所以石墨蒸发舟的使用寿命较短。TiB₂具有良好的导电性、耐腐蚀性、抗氧化性，BN具有优良的高温绝缘性、耐腐蚀性、易加工性，且TiB₂和BN在高温时均对铝液具有良好的润湿性，已形成由TiB₂-BN复合材料代替石墨制作蒸发舟的趋势，应用于工业蒸镀铝行业。然而，目前，TiB₂-BN复合材料主要由热压烧结制备，经加工后才能制作成陶瓷蒸发舟，导致TiB₂-BN陶瓷蒸发舟的生产成本高昂，且产量偏低，满足不了工业需求。同时高温下铝液对蒸发舟表面的腐蚀是影响蒸发舟寿命的重要因素之一，用TiB₂-BN陶瓷蒸发舟液态铝接触蒸发舟表面的BN，反应生成AlN造成体积膨胀，使TiB₂颗粒连接性变差，导致蒸发舟表层电阻增加，由此造成蒸发舟整体电阻增加及电阻不均匀，使蒸发舟蒸发效率下降，会使蒸发舟的寿命大大折扣。因此，制备一种性能稳定、电阻均匀的蒸发舟复合材料对延长陶瓷蒸发舟的使用寿命显得尤为重要。

发明内容

针对热压烧结TiB₂-BN复合材料用作陶瓷蒸发舟所带来的生产成本高昂且产量偏低，满足不了工业需求的问题，同时其使用寿命短的问题，本发明的目的旨在提供一种陶瓷蒸发舟用复合材料的无压烧结制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种陶瓷蒸发舟用复合材料的无压烧结制备方法，步骤如下：

（1）、将聚碳硅烷（PCS）、二乙烯基苯（DVB）、二甲苯按质量比（8~12）∶3∶20混合，配制成均匀溶液；

（2）、将硅、钛复合粉与步骤（1）所得均匀溶液按质量比（8~15）∶100搅拌混合，形成混合浆料，并球磨混合3~5 h；

（3）、将TiB₂、BN、AlN复合粉与步骤（1）所得均匀溶液按质量比（100~135）∶100加入步骤（2）所得混合浆料中，球磨混合6~9 h后，90~110 ℃加热搅拌直至浆料粘稠不能搅拌为止；

（4）、将步骤（3）所得浆料于150~180 ℃下烘干，造粒过筛，将所得颗粒粉压制成型，得到坯体；

（5）、用碳、钼复合粉包裹坯体，置于石墨坩埚中；

（6）、在氮气气氛中，1600~1750 ℃烧结0.5~1.5 h，即得陶瓷蒸发舟用复合材料。

较好地，步骤（2）中，所述硅、钛复合粉中硅粉与钛粉的质量比为2∶（2~5），硅粉与钛粉的平均粒径均为2~3 μm。

较好地，步骤（3）中，所述TiB₂、BN、AlN复合粉中TiB₂粉、BN粉、AlN粉的质量比为100∶（8~12）∶（15~25），TiB₂粉、BN粉、AlN粉的平均粒径分别为2~2.5 μm、0.3~0.5 μm、0.6~1 μm。