[发明专利]光敏树脂基碳源/碳化硅陶瓷浆料、制备多孔碳/碳化硅坯体的方法、结构件及制备方法

说明书

本发明的主要目的在于提供一种光敏树脂基碳源/碳化硅陶瓷浆料及多孔碳/碳化硅坯体制备方法、反应烧结碳化硅结构件及其制备方法。所述光敏树脂基碳源/碳化硅陶瓷浆料包括50％～70％光敏树脂和30％～50％粉体材料；所述粉体材料包括碳化硅粉体和酚醛树脂粉体；所述光敏树脂包括单官能团、双官能团、三官能团单体、光引发剂、附着力促进剂和高分子型分散剂；所述多孔碳/碳化硅坯体制备方法包括：配制光敏树脂基碳源/碳化硅陶瓷浆料，光固化3D打印成型，真空素烧；高温渗硅烧结。所要解决的技术问题能够制造出高致密度、高强度的反应烧结碳化硅结构件，使其密度≥2.7g/cm³、抗弯强度≥270.0MPa，从而更加适于实用。

技术领域

本发明属于碳化硅陶瓷制造技术领域，特别是涉及一种光敏树脂基碳源/碳化硅陶瓷浆料及多孔碳/碳化硅坯体制备方法、反应烧结碳化硅结构件及其制备方法。

背景技术

碳化硅(SiC)是一种性能优良的陶瓷材料，具有高强度、高刚度和高稳定性等优点，广泛应用于航空航天、半导体和核工业领域。但碳化硅是 Si-C键很强的共价键化合物，硬度高难以加工；而传统的成型工艺，如注浆成型、干压成型和凝胶注模成型等，在制备高精度、复杂结构碳化硅部件方面具有一定的局限性。因此，很有必要开发一种高精度、复杂异形结构的碳化硅成型方法。

增材制造技术又称3D打印，是一种先进的高精度制造技术，该技术将复杂的三维实体分解成简单的二维平面的组合，通过增加材料的方式来生成实体，具有快速制造、高度集成化和高度灵活性等优点，为制备复杂结构、高精度和高强度碳化硅结构件提供了可能。

光固化成型具有成型坯体强度高、表面质量好和成型精度高等优点，其成型精度1.0μm，表面粗糙度Ra≤0.4μm，是已有陶瓷增材制造技术中成型精度最高的。但是，目前关于碳化硅陶瓷的光固化成型技术面临诸多技术难题，主要在于以下几个方面：1、光敏树脂大部分是采用双组分树脂，如，采用双官能团单体和三官能团单体作为原料制备树脂；此种树脂虽然在光固化速率和光固化精度方面具有突出的性能，但是树脂黏度较大，流动性较差，在树脂流变性方面还有待提升；2、光敏树脂大多是非极性的，而粉体材料则大多是极性的，因此二者相容的时候难以分散，使得混合物的黏度很高，难以得到高固相含量和低黏度的浆料；3、以光敏树脂作为多孔碳/碳化硅坯体的碳源，但是一般光敏树脂的残炭率只有7wt.％左右，很难提高多孔碳/碳化硅坯体中的碳含量，难以得到高强度、高致密度的反应烧结碳化硅结构件。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光敏树脂基碳源/碳化硅陶瓷浆料及多孔碳/碳化硅坯体制备方法、反应烧结碳化硅结构件及其制备方法，所要解决的技术问题能够制造出高致密度、高强度的反应烧结碳化硅结构件，使其密度≥2.7g/cm³、抗弯强度≥270.0MPa，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种光敏树脂基碳源/碳化硅陶瓷浆料，以体积百分含量计，其包括50％～70％的光敏树脂和30％～50％的粉体材料；

其中，所述的粉体材料包括碳化硅粉体和酚醛树脂粉体；所述的光敏树脂包括单官能团单体、双官能团单体、三官能团单体、光引发剂、附着力促进剂和高分子型分散剂。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的浆料，其中所述的粉体材料中，酚醛树脂粉体占粉体材料总质量的6％～12％。

优选的，前述的浆料，其中以质量百分含量计，所述的碳化硅粉体由中位粒径30.0μm～50.0μm的碳化硅粉与中位粒径3μm～5μm的碳化硅粉两级复配而成。