[发明专利]一种纳米级碳化硅陶瓷烧结稳定剂及其制备方法

说明书

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种纳米级碳化硅陶瓷烧结稳定剂及其制备方法。纳米级碳化硅陶瓷烧结稳定剂由水，无水乙酸，柠檬酸和纳米级氧化钇和纳米级石墨烯复合粉体组成。所得稳定剂用于制备纳米级碳化硅陶瓷，在碳化硅粉体中均匀分散，能够降低烧结温度，提高碳化硅粉体颗粒烧结的均匀性，从而提高碳化硅陶瓷的耐高温性能、抗弯强度和致密度，制得的碳化硅陶瓷具有较低的气孔率和较高的热导率。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种纳米级碳化硅陶瓷烧结稳定剂及其制备方法。

背景技术

碳化硅陶瓷具有优良的力学性能、优良的抗氧化性、高的抗磨损性以及低的摩擦系数等。碳化硅的最大特点是高温强度高，普通陶瓷材料在1200～1400摄氏度时强度将显著降低，碳化硅陶瓷不仅具有高的室温强度，耐腐蚀性，耐磨性和低摩擦系数，而且还具有高的高温强度和抗蠕变性。使用温度可达1600℃，再加上碳化硅陶瓷的热传导能力也较高，在陶瓷中仅次于氧化铍陶瓷，因此，碳化硅已经广泛应用于高温轴承、防弹板、喷嘴、高温耐蚀部件以及高温和高频范围的电子设备零部件等领域。

碳化硅无压烧结是比较常用的烧结方式，但是无压烧结温度在2100～2200℃之间，能耗较高，成本偏高，降低温度会导致碳化硅陶瓷颗粒间结合力降低引起致密度降低，如果能降低烧结温度，比较适合大批量生产；热压烧结工艺只能生产形状简单的SiC零件，一次性热压烧结工艺生产的产品数量非常少，不利于工业生产；热等静压烧结可以得到形状复杂的致密相态产品，且产品具有良好的力学性能，但髋部烧结必须密封空白，难以实现工业生产；反应烧结温度低(140 0～1600℃)，可以生产复杂的产品，但仍有8％～20％的游离硅残留在坯料中，这限制了碳化硅的高温力学性能及其在强酸、强碱中的应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种纳米级碳化硅陶瓷烧结稳定剂及其制备方法，将少量烧结稳定剂在碳化硅粉体中均匀分散，以实现在无压烧结的工艺下，降低烧结温度，提高碳化硅粉体颗粒烧结的均匀性，提高碳化硅陶瓷的耐高温性能和抗弯强度。

本发明提供的纳米级碳化硅陶瓷烧结稳定剂由水，无水乙酸，柠檬酸和纳米级氧化钇和纳米级石墨烯复合粉体组成，其中，水，无水乙酸，柠檬酸和纳米级复合粉体的质量份数比为：50：(5-10)：(1-2)：5。

其中，纳米级复合粉体由粒径为20-40nm的纳米级氧化钇粉体和粒径为50-100nm的纳米级石墨烯粉体组成，复合粉体按照质量百分比的组成为：纳米级氧化钇粉体60-80％，纳米级石墨烯粉体20-40％。

本发明还提供了纳米级碳化硅陶瓷烧结稳定剂的制备方法，其具体方法为：

(1)按照计量比，取去离子水，加入无水乙酸，再加入柠檬酸，充分搅拌后加入卧式研磨机中；

(2)按照计量比，分别称取粒径为20-40nm的纳米级氧化钇粉体和粒径为50-100nm的纳米级石墨烯粉体，加入卧式研磨机中；

(3)开启研磨，研磨转速2500r/min，研磨时间2小时；将研磨后的浆料取出，检测浆料Zata电位和粘度；即得纳米级碳化硅陶瓷烧结稳定剂。

本发明方法制备的纳米级碳化硅陶瓷烧结稳定剂用于制备纳米级碳化硅陶瓷，其具体应用方法步骤如下：

(1)、按照计量比，取去离子水放入球磨机中，取D50：3-5微米的碳化硅粉体放入球磨机中球磨10分钟；

碳化硅粉体与水的质量比为1:1.5-2.5。

(2)将得到的陶瓷烧结稳定剂加入球磨机中球磨2-4小时；

陶瓷烧结稳定剂的加入量为微米碳化硅粉体质量的1-3％；

(3)将步骤(2)得到的混合物用喷雾造粒机进行造粒，使造粒后粒度D50：40微米；