[发明专利]一种碳化硅晶须原位复合锂质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳化硅晶须原位复合锂质陶瓷材料，包括基料和结合剂；所述基料的组成为锂质矿物原料15～32wt％、粘土质原料25～50wt％、石英粉2～10wt％、金属硅粉7～28wt％、碳源材料3～12wt％；所述结合剂的用量为基料的6～12wt％；以所述基料和结合剂制得生坯后，经埋碳烧结而成。此外，还公开了上述碳化硅晶须原位复合锂质陶瓷材料的制备方法。本发明通过调整配方体系、掺入金属硅粉与碳源材料、结合埋碳烧成，实现了以原位合成的方式在锂质瓷中引入碳化硅晶须，从而获得高热导、高强的锂质陶瓷材料。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种碳化硅晶须原位复合锂质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

锂质瓷是一种低膨胀、高热稳定性的陶瓷材质，是耐热瓷(即人们日常使用的耐热煲)常用的材质。然而，锂质瓷具有低导热性能和高比热容的本征缺陷，因而在使用过程中延长了加热时间，提高了能耗；此外，锂质瓷的强度较低，使其无法承受由于急冷急热所产生的热应力，因此容易导致断裂，从而制约了其附加值的提高。而碳化硅晶须具有高模量、高热导率、高强度和高抗热震性等优点，可以弥补锂质陶瓷材料的不足，因此如果将碳化硅晶须结合于锂质陶瓷材料中，将能够综合二者的优点，从而有助于耐热瓷性能及附加值的提升。

目前，现有技术中很少有将碳化硅晶须与锂质瓷结合的实例，其原因在于：一是碳化硅晶须是共价化合物，与锂质瓷的离子化合物体系天然不相容，再加上碳化硅晶须的反致密化作用，掺入碳化硅晶须后锂质瓷不易烧结；二是掺入碳化硅晶须后若采用传统的空气气氛烧结，碳化硅晶须易在烧成过程中氧化导致产品发泡，反而起不到增强和增加热导率的作用；三是碳化硅晶须属于成本高且具有一定长径比的工业原料，存在着原料成本高、混料不匀、性能不均等问题。因此，研究开发出新的碳化硅晶须结合锂质陶瓷材料的复相陶瓷材料及其制备方法，有助于提高锂质陶瓷材料的性能和附加值、并促进其技术的应用和发展。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种碳化硅晶须原位复合锂质陶瓷材料，通过调整配方体系、掺入金属硅粉与碳源材料、结合埋碳烧成，实现以原位合成的方式在锂质瓷中引入碳化硅晶须，从而获得高热导、高强的锂质陶瓷材料。本发明的另一目的在于提供上述碳化硅晶须原位复合锂质陶瓷材料的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种碳化硅晶须原位复合锂质陶瓷材料，包括基料和结合剂；所述基料的组成为锂质矿物原料15～32wt％、粘土质原料25～50wt％、石英粉2～10wt％、金属硅粉7～28wt％、碳源材料3～12wt％；所述结合剂的用量为基料的6～12wt％；以所述基料和结合剂制得生坯后，经埋碳烧结而成。

进一步地，本发明所述锂质矿物原料为锂辉石和/或透锂长石；所述粘土质原料为高岭土、球土、膨润土的一种或其组合；所述碳源材料为石墨、炭粉、碳黑的一种或二种组合。

进一步地，本发明所述锂质矿物原料的粒度为80～325目；所述粘土质原料的粒度为80～325目；所述金属硅粉的粒度为150～325目；所述石英粉的粒度为150～325目；所述碳源材料的粒度为250～325目。

进一步地，本发明所述结合剂为水、浓度为2～8wt％的PVA溶液、废纸浆液、糊精中的一种或其组合。

本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的上述利用碳化硅晶须原位复合锂质陶瓷材料的制备方法如下：将所述基料各组成混合后，加入结合剂混合均匀；压制成型、干燥后得到生坯，然后进行埋碳烧结，烧成后即制得碳化硅晶须原位复合锂质陶瓷材料。

上述方案中，本发明制备方法所述干燥后的生坯其水分含量＜1％。所述埋碳烧结所用含碳材料为石墨粉、炭粉、碳黑中的一种或二种组合。所述烧结温度为1350～1460℃，烧成时间为1～2h。

本发明具有以下有益效果：