[发明专利]一种电阻可控碳化硅陶瓷的制备方法

说明书

本发明涉及一种电阻可控的碳化硅陶瓷及其制备方法，属导电陶瓷材料领域。电阻可控碳化硅陶瓷原料包括：SiC粉、B₄C粉、钛源、碳源、TiB₂粉，质量比为(40‑80):(8‑30):(20‑70):(15‑60):(25‑55)；本发明还提供了其制备方法，包括配料、过筛造粒、模压成型、干燥、烧结；本发明在SiC原料中直接或间接引入TiB₂高导电陶瓷成分，使制得的SiC复合陶瓷材料具有电阻可控、抗氧化、硬度高、耐磨损、高热传导率、低热膨胀系数、抗蠕变等性能，在电子信息穿戴产品、工业废水电催化氧化处理、燃料电池电极、高铁受电弓等领域具有非常大的实用前景。本发明具有工艺简单、设备要求度低、生产成本低、便于批量化生产的优点。

技术领域

本发明属于导电陶瓷材料的技术领域，特别涉及一种电阻可控碳化硅陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

碳化硅(SiC)陶瓷具有强度高、硬度高、导热良好、抗高温氧化、耐化学腐蚀等优良的特性，现已被应用于工业领域。但SiC陶瓷作为一种半导体材料，由于电阻率过高且不可调控，通常情况下导电性能较差，因此，其只能用于高温结构件、耐磨、密封部件等方面，而电学性能得不到充分的发挥，导致其巨大的潜在市场实用价值得不到充分的发掘利用。

授权公告号为CN103613388B的发明专利提供了一种低温合成TiB₂-TiC陶瓷复合材料的方法，其陶瓷原料成分是：TiB₂、TiC和金属镍，高温烧结时，金属镍熔化形成液相，从而使陶瓷致密化，具有较佳的力学性能。但由于其成分中含有金属镍，金属一般情况下熔点比陶瓷低，不耐磨、不耐高温、易氧化、硬度低，所以不能作为结构部件使用，不能充当功能结构一体化陶瓷，导电性能较差，用途受限，实际价值低。而且其采用放电等离子烧结（即SPS），虽然烧结时间短，但是炉子的有效工作空间非常小，生产成本加高，目前只限于用于实验室科研研究，用于生产不现实，且距离企业工厂批量化、大规模生产还有较长的路。

公告号为CN103396123B的发明专利提供了一种大孔径三维网络SiC陶瓷材料的制备方法，其陶瓷成分是SiC和B₄C，高温烧结时，颗粒较细的SiC相互扩散，形成烧结颈，从而使SiC和B₄C相互结合，达到烧结的目的；其陶瓷浆料通过低温蒸发、有机溶剂萃取冷冻的方式，将陶瓷浆料中溶剂去除，从而得到陶瓷坯体，再进行烧结；其采用造孔剂、有机发泡剂等技术实现陶瓷的多孔特性，但是行业普遍实践结论是：孔的形态并不稳定，随机性非常大，并非人能随意改造；其所制备的多孔陶瓷中，有的孔呈闭合状态，有的呈开孔状态，有的孔径尺寸较大，有的较小，且无法获知孔的分布状态，孔径一般不统一，且随机分散。其应用于气体、液体（如熔融金属）、固体颗粒的过滤材料，催化剂载体，应用领域比较狭窄。

综上所述，现有的碳化硅陶瓷材料具有以下缺陷：（1）电阻率较大，导电性弱；（2）抗弯强度、断裂韧性和维氏硬度低。

发明内容

本发明的目的是针对现有碳化硅陶瓷电阻率普遍较高且不可调控的问题，提供了一种电阻可控碳化硅陶瓷的制备方法，以实现以下发明目的：

（1）本发明的一种电阻可控碳化硅陶瓷的制备方法，显著降低碳化硅复合陶瓷的电阻率，提高导电性能；

（2）本发明的一种电阻可控碳化硅陶瓷的制备方法，明显改善碳化硅复合陶瓷的抗弯强度、断裂韧性和维氏硬度。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种电阻可控碳化硅陶瓷，其特征在于，所述电阻可控碳化硅陶瓷，原料包括：SiC粉、B₄C粉、钛源、碳源、TiB₂粉。

以下是对本发明技术方案的优选：