一种碳化硅陶瓷管状制品的制备方法

摘要

本发明属于碳化硅陶瓷材料及其制备技术领域，具体为一种高强度、高导热、低膨胀、抗热冲击性能高、外形尺寸可控的碳化硅陶瓷管状制品的制备方法。所述碳化硅陶瓷管组织均匀、具有均一管壁厚度，管壁厚度可以控制在0.5～20mm之间，管外径可以在5mm～100mm之间，长度最大只受烧结炉限制，管壁可以为致密结构，也可具有微孔结构；本发明采用有机树脂及SiC粉末为主要原料，利用挤出成型工艺制备管状预制坯体，高压致密均匀化并热解后经反应熔渗烧结成为最终产品。本发明碳化硅陶瓷管状制品具有SiC陶瓷的基本特性，如强度高、热膨胀系数低、高导热、耐化学腐蚀、抗氧化、高温稳定好、抗热冲击能力强等；本发明制备方法工艺简单、操作方便、无需复杂设备，制造成本低。

主权项

一种碳化硅陶瓷管状制品的制备方法，其特征在于，所述碳化硅陶瓷管材质为SiC和Si，按质量分数计，其成份由100～90％的碳化硅和0～10％的硅组成；组织均匀、具有均一管壁厚度，管壁厚度控制在0.5～20mm之间，管外径在5mm～100mm之间；组成碳化硅陶瓷管的管壁结构为致密结构，或者采用造孔工艺成为微米多孔结构；碳化硅陶瓷管状制品的制备方法是以固体颗粒粉末和具有较高产碳率的高分子材料为原料，采用挤出成型工艺制备管状预制坯体后高压致密均匀化、热解、烧结，具体制备过程如下：(1)原料配制固体颗粒粉末、高分子材料按质量百分比例为(70wt％～50wt％)∶(30～50wt％)，固化剂占树脂高分子材料质量的1～10wt％，将三种原料共混于有机溶剂中，经机械搅拌后球磨，过滤，得料浆，所述料浆溶液溶质为总质量的5～70％；后经风干去除料浆中一定量的有机溶剂，使风干后的有机溶剂质量含量为1～5％，再经空气中20～40℃熟化10～30小时，成为用来挤出成型的原料；固体颗粒粉末是：碳化硅粉、硅粉或者二者混合粉末；高分子材料选自：环氧树脂、酚醛树脂和糠醛树脂之一种或几种；固化剂为：对甲苯磺酸、草酸或柠檬酸；(2)挤压成型将上述原料装入挤出成型模具的内腔，然后装上压头，在立式挤压机上加压，使得原料从模具下面环状出口处挤出，成为与模具出口形状一致的管状预制坯体，然后在50～80℃的烘箱中烘干20～60分钟；(3)高压致密均匀化将步骤(2)中烘干后的管状预制坯体在热等静压机内进行500～1000MPa，240～400℃的高压致密均匀化，保温保压时间为20～100分钟，加压介质为工业用氮气或者氩气；(4)热解将步骤(3)中高压致密均匀化后的管状预制坯体在氩气、氮气或者真空保 护气氛条件下热解，成为碳质结构陶瓷管坯；其中，升温速率每分钟1～10℃，升温至800～1200℃，保温0.5～2小时；(5)液相反应熔渗将热解得到的碳质结构陶瓷管坯进行反应熔渗烧结，反应烧结熔渗中选用的原料为硅，在氩气、氮气或者真空保护气氛下渗硅烧结，升温速率为每分钟5～15℃，熔体温度为：1400～1900℃，保温0.5～5小时，得碳化硅陶瓷管状制品。