[发明专利]一种无压液相烧结碳化硅陶瓷及其制备方法

说明书

本申请涉及陶瓷技术领域，具体公开了一种无压液相烧结碳化硅陶瓷及其制备方法。所述碳化硅陶瓷由素坯依次经过加热脱胶和无压液相烧结后得到，所述素坯由造粒粉体压制而成，所述造粒粉体由浆料经过离心喷雾造粒后得到，所述浆料的组分包括去离子水，所述浆料中除了去离子水外还包括如下重量份的组分：碳化硅原粉100份，烧结助剂3‑5份，聚乙烯醇0.5‑1.5份，四甲基氢氧化铵0.5‑1.5份，尿素0.5‑1.5份，脱模剂0.5‑1份；所述烧结助剂为含有氧化钇粉体和氧化铝粉体的水分散液。本申请减少了陶瓷产品出现表面过烧和内部欠烧的可能，提高了烧结成功率，减少了对碳化硅原粉的浪费。

技术领域

本申请涉及陶瓷技术领域，更具体地说，它涉及一种无压液相烧结碳化硅陶瓷及其制备方法。

背景技术

碳化硅陶瓷是近几十年发展起来的新型结构陶瓷材料，在结构陶瓷中占有重要的地位，并凭借其优良的综合性能应用于各个工业领域。碳化硅陶瓷。目前，国内外已对碳化硅材料进行了多方面的研究，并取得了丰硕的研究成果。 所采用碳化硅陶瓷的制备方法主要有常压烧结、反应烧结及热压烧结等。其中，常压烧结分为液相烧结和固相烧结两类，相对固相烧结而言，液相烧结法制备碳化硅陶瓷能够在更低的烧结温度下实现。

目前，相关技术中的液相烧结工艺均需要埋粉工艺，埋粉指的是采用含有烧结助剂的粉体将烧结产品完全覆盖掩埋，这样做的目的是在烧结过程中产生足够的液相，并且也改善了液相挥发的问题，对提高碳化硅陶瓷的致密度具有一定的作用。

针对上述中的相关技术，发明人认为，相关技术中的埋粉工艺虽然能够在一定程度上提高碳化硅陶瓷的致密度，但是在埋粉工艺中，埋料主要与陶瓷坯体的表面作用，难以进入陶瓷坯体内部，容易出现陶瓷产品表面过烧而内部欠烧的情况，造成碳化硅原粉的浪费，同时也导致陶瓷产品的致密度难以进一步提高，不利于提升碳化硅陶瓷的产品质量。

发明内容

相关技术中，对于大尺寸的陶瓷产品而言，埋料主要与陶瓷坯体的表面作用，难以进入陶瓷坯体内部，容易出现陶瓷产品表面过烧而内部欠烧的情况。不仅会导致陶瓷产品的致密度难以进一步提高，也容易造成碳化硅原粉的浪费。为了改善这一缺陷，本申请提供一种无压液相烧结碳化硅陶瓷及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种无压液相烧结碳化硅陶瓷，采用如下的技术方案：

一种无压液相烧结碳化硅陶瓷，所述碳化硅陶瓷由素坯依次经过加热脱胶和无压液相烧结后得到，所述素坯由造粒粉体压制而成，所述造粒粉体由浆料经过离心喷雾造粒后得到，所述浆料的组分包括去离子水，所述浆料中除了去离子水外还包括如下重量份的组分：碳化硅原粉100份，烧结助剂3-5份，聚乙烯醇0.5-1.5份，四甲基氢氧化铵0.5-1.5份，尿素0.5-1.5份，脱模剂0.5-1份；所述烧结助剂为含有氧化钇粉体和氧化铝粉体的水分散液。

通过采用上述技术方案，本申请改良了现有的液相烧结碳化硅陶瓷，将烧结助剂添加到了浆料中，浆料经过离心喷雾造粒后，烧结助剂中的氧化铝粉体和氧化钇粉体均匀分散到造粒粉体中。造粒粉体在储存氧化铝粉体和氧化钇粉体的同时，减少了氧化铝粉体和氧化钇粉体的团聚，而当造粒粉体被压制为素坯后，氧化铝粉体和氧化钇粉体也随着造粒粉体在素坯中均匀分散。在烧结过程中，氧化铝粉体和氧化钇粉体转化为共熔液相，促进了陶瓷产品内部的传质过程和颗粒的重排，改善了烧结效果，提高了碳化硅陶瓷的致密度。对于大体积陶瓷产品而言，由于本申请的烧结助剂分布在整个素坯中，因此烧结助剂中的氧化铝粉体和氧化钇粉体能够在内部充分生效，也减少了烧结助剂在产品表面的聚集，减少了陶瓷产品出现表面过烧和内部欠烧的可能。采用本申请的配方能够在不进行埋粉的前提下实现更高的致密度，并且与埋粉相比也显著节约了烧结助剂的用量，而且还避免了埋粉工艺中烧结助剂粉体粘附到产品表面的问题，有助于改善碳化硅陶瓷的产品质量。

作为优选，所述浆料中除了去离子水外还包括如下重量份的组分：碳化硅原粉100份，烧结助剂3.5-4.5份，聚乙烯醇0.7-1.3份，四甲基氢氧化铵0.7-1.3份，尿素0.7-1.3份，脱模剂0.6-0.9份。