[发明专利]一种碳化硅陶瓷球的制备方法

说明书

一种碳化硅陶瓷球的制备方法，步骤：将碳化硅粉、碳化硼粉、一半的表面活性剂、烧结助剂、粘结剂经过喷雾造粒后得到碳化硅造粒粉；将上述碳化硅造粒粉与剩余的表面活性剂、高聚物粘结剂加热搅拌，混和并破碎，得到注射颗粒料；将注射颗粒料注射成型，所得的球形素坯经脱脂、烧结后，得到碳化硅陶瓷球。本发明采用陶瓷注射成型的方法进行，具有工艺简单、效率高、成本低的特点，制备的碳化硅陶瓷球的球形度高，后续磨削加工预料小，生产效率较高，可以较大程度节约生产加工成本，促进碳化硅陶瓷球的广泛应用。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷球的制备方法，具体涉及一种碳化硅陶瓷球的制备方法。

背景技术

碳化硅(SiC)是一种具有高硬度、高强度、良好的化学稳定性等优点的先进结构陶瓷材料，以其独特的耐高温、耐氧化、耐腐蚀性能，在机械、化工、能源、航空航天以及军事防护领域拥有广泛的应用前景。基于上述优点，碳化硅陶瓷球作为防护、研磨、陶瓷轴承、球阀的关键零部件在高强度、高硬度、耐酸碱腐蚀、抗冲击等恶劣服役环境下具有广泛的应用前景。

碳化硅陶瓷球的生产一直未能实现批量化制备，主要源于以下两方面原因：首先是在规模化生产中，通常采用短圆柱形或类球形的模具进行素坯压制，经过常压或热压烧结后制备的碳化硅球坯必须经过大量的机械加工和研磨，才能获得球形度较好的产品。由于碳化硅陶瓷的硬度极高，加工非常困难(通常情况下必须采用金刚石的加工工具)，效率较低，因此导致碳化硅球的制备成本过高。其次是即使经过这样的磨削加工，由于素坯的制备球形度很低，因此批量加工出的陶瓷球存在球形度误差较大，不能满足陶瓷轴承或球阀等精密零部件的使用要求，这与较大程度限制了碳化硅陶瓷球的广泛应用。因此，有必要找到一种新的碳化硅陶瓷球的制备方法，降低生产成本，实现批量化高质量制备，扩大碳化硅陶瓷球的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、效率高、成本低的碳化硅陶瓷球的制备方法，可以实现批量高质量制备、后续磨削加工余量小。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种碳化硅陶瓷球的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)以碳化硅粉、碳化硼粉、表面活性剂、烧结助剂、粘结剂、高聚物粘结剂为原料，按比例配料称量，将碳化硅粉、碳化硼粉、一半的表面活性剂、烧结助剂、粘结剂经过喷雾造粒后得到碳化硅造粒粉；

2)将上述碳化硅造粒粉与剩余的表面活性剂、高聚物粘结剂加热搅拌，混和并破碎，得到注射颗粒料；

3)将注射颗粒料注射成型，所得的球形素坯经脱脂、烧结后，得到碳化硅陶瓷球。

作为优选，所述步骤1)的各原料的质量份数为：碳化硅粉85～100份，碳化硼粉1～7份，烧结助剂为5～10份，表面活性剂1～2.5份，粘结剂0.5～1份，高聚物粘结剂15～45份。

进一步，所述步骤1)的碳化硅粉D₅₀≤1.1μm，最大粒径≤3μm，比表面积约为12m²/g；碳化硼粉D₅₀≤1.0μm，比表面积约为10m²/g；烧结助剂为Y₂O₃与Al₂O₃粉的组合，Y₂O₃与Al₂O₃的质量比为1:1～3:5；表面活性剂为硬脂酸、聚乙二醇、聚丙烯酸铵或四甲基氢氧化铵中的一种或几种；粘结剂为羧甲基纤维素、水性酚醛树脂中的一种或两种。

进一步，所述高聚物粘结剂是由石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯、硬脂酸组合而成，石蜡、高密度聚乙烯、聚丙烯、硬脂酸的质量比为15:3:3:1～20:3:3:1。