[发明专利]常压固相烧结碳化硅陶瓷异形件及其制造方法

摘要

本发明公开了一种常压固相烧结碳化硅陶瓷异形件及其制造方法，通过配料、球磨混料、高压注浆、阴干和低温干燥、高温烧结，得到致密的碳化硅陶瓷异形件制品。采用优化的碳化硅颗粒级配和树脂模具孔道有效设计，微米级粉体引入，解决了模具孔道堵塞，显著提高模具使用寿命；微米级粉体粒径大，比表面积小，解决了组分流失问题；颗粒级配使亚微米级粉均匀分散在微米级粉中，解决了压力注浆效率和组分不均问题。显著提高了颗粒级配坯体的密度，减少了收缩，有利于减少固相烧结碳化硅陶瓷异形件的烧结变形和开裂。采用硼酸或/和三氧化二硼最为烧结助剂，助剂溶解于浆料中提高了烧结助剂分散的均匀性，使得高温烧结后碳化硅陶瓷异形件的密度分布均匀。

主权项

一种常压固相烧结碳化硅陶瓷异形件的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)配料将各种原料按照以下重量百分比配比：粒度级配碳化硅粉体 82‑90wt％；硼化物 1‑6wt％；有机碳源 8‑10wt％；粘结剂 0.5‑2wt％；以上各组分重量之和为100％；(2)球磨混料将上述原料依次加入盛有去离子水的球磨机中搅拌、得到稳定、均质的浆料；(3)高压注浆将步骤(2)得到的浆料抽真空除泡后，压入高压注浆机的高压树脂模具内，浆料压力保持在20‑40bar，持续0.5‑5min，使浆料在平均孔径1‑5μm的高压树脂模具内表面失水形成陶瓷坯件；成型后向高压树脂模具内通入压缩空气，通过增大耐高压树脂模具外部压力，使陶瓷坯件与高强度耐高压树脂模具分离，得到陶瓷异形件素坯；(4)阴干和低温干燥将步骤(3)得到的陶瓷异形件素坯转移至恒温恒湿间进行阴干，温度控制在10‑40℃(较佳为25℃)，湿度控制在10‑50％RH(较佳在30％RH)，阴干1‑3天；将阴干后的异形件素坯在鼓风烘箱中低温干燥，干燥温度控制在100‑150℃(较佳为105℃)，保温时间为2小时；(5)高温烧结将步骤(4)得到的干燥后异形件素坯置于石墨坩埚中，然后再将其放入真空烧结炉内，抽真空，然后通入惰性保护气体，在2150‑2250℃保温0.5‑2h，随炉冷却，得到致密的碳化硅陶瓷异形件制品。