[发明专利]一种CVD制备碳化硅陶瓷的方法

说明书

本发明公开了一种CVD制备碳化硅陶瓷的方法，包括以下步骤：(1)用石墨纸将石墨基体包裹起来，只暴露石墨基体的一面；(2)将经步骤(1)处理的石墨基体放入管式炉中，通入三氯甲基硅烷、氩气和氢气进行气相沉积；(3)除掉石墨基体表面包裹的石墨纸；(4)对步骤(3)后得到的材料进行热处理，得到碳化硅陶瓷块体。本发明的制备过程中先用石墨纸将石墨基体包裹起来，只暴露石墨基体的一面，其余各面均采用石墨纸包裹起来，然后进行气相沉积，通过控制沉积的流量和时间，在基体裸露的表面沉积厚厚一层块状碳化硅，再去掉石墨纸，并进行热处理去除石墨基体，从而得到块状碳化硅陶瓷，使碳化硅陶瓷采用化学气相沉积法制备成为可能。

技术领域

本发明属于碳化硅陶瓷的制备领域，尤其涉及一种采用CVD制备碳化硅陶瓷的方法。

背景技术

SiC陶瓷不仅具有优良的常温力学性能，如高的抗弯强度、优良的抗氧化性、良好的耐腐蚀性、高的抗磨损以及低的摩擦系数，而且高温力学性能(强度、抗蠕变性等)是陶瓷材料中高温强度最好的材料，其高温强度可一直维持到1600℃。

目前SiC陶瓷的制备方法主要有热压烧结、无压烧结、热等静压烧结等，这些制备方法温度较高，并且需要添加烧结助剂，但烧结助剂的添加会导致制备出的碳化硅陶瓷纯度不足，孔隙率较高，因而应用受限。

化学气相沉积法制备的材料纯度高，但是目前还无研究人员能够成功地利用化学气相沉积法制备出纯度高的块状碳化硅陶瓷，化学气相沉积法制备碳化硅的研究还停留在制备碳化硅涂层阶段。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种利用CVD制备碳化硅陶瓷的方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种CVD制备碳化硅陶瓷的方法，包括以下步骤：

(1)用石墨纸将石墨基体包裹起来，只暴露石墨基体的一面；

(2)将经步骤(1)处理的石墨基体放入管式炉中，通入三氯甲基硅烷、氩气和氢气进行气相沉积；

(3)除掉石墨基体表面包裹的石墨纸，得到的材料为石墨基体一面沉积有碳化硅陶瓷；

(4)对步骤(3)后得到的材料进行热处理，得到碳化硅陶瓷块体。

上述的方法，优选的，步骤(2)中，三氯甲基硅烷流量为20-100mL/min，氢气、氩气和三氯甲基硅烷通入的体积比为(5～15):(5～15):1，温度为950～1250℃，时间为500-1000h。

上述的方法，优选的，步骤(4)中，热处理的温度为温度600-800℃，时间为20-50h。

上述的方法，优选的，步骤(1)中，石墨基体是经乙醇超声清洗、再进行干燥处理的石墨基体。

上述的方法，优选的，步骤(4)中，得到的碳化硅陶瓷块体的厚度为5-20mm。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的制备过程中先用石墨纸将石墨基体包裹起来，只暴露石墨基体的一面，其余各面均采用石墨纸包裹起来，然后进行气相沉积，通过控制沉积的流量和时间，在基体裸露的表面沉积厚厚一层块状碳化硅，再去掉石墨纸，并进行热处理去除石墨基体，从而得到块状碳化硅陶瓷，使碳化硅陶瓷采用化学气相沉积法制备成为可能。

(2)本发明采用化学气相法制备的碳化硅陶瓷纯度高，可达到99.9％以上，致密度高，力学性能也更加优异，可以应用在对纯净度要求很高的热场环境内，如半导体领域，扩展了碳化硅陶瓷的应用领域。

附图说明

图1是本发明实施例2制备的圆柱状碳化硅陶瓷的照片。