[发明专利]一种碳化硅陶瓷无压烧结工艺

说明书

本发明涉及碳化硅陶瓷生产工艺，公开了一种碳化硅陶瓷无压烧结工艺，解决了现有的碳化硅陶瓷材料不能满足所有转动润滑或转动密封工件的要求，其技术方案要点是一种碳化硅陶瓷无压烧结工艺，包括如下步骤，步骤一：将碳化硅粉料和助剂粉末进行混合，混合均匀后得到预混合物；步骤二：向步骤一所得的预混合物中加入石墨进行混合，混合均匀后得到原料混合物；步骤三：使用步骤二中所得到原料混合物制造并得到素坯；步骤四：对素坯进行无压烧结，得到产品碳化硅陶瓷。得到产品碳化硅陶瓷，可生产自润滑性优良的碳化硅陶瓷材料。

技术领域

本发明涉及碳化硅陶瓷领域，特别涉及一种碳化硅陶瓷无压烧结工艺。

背景技术

碳化硅陶瓷是一种优良材料，其不仅具有优良的常温力学性能，如高的抗弯强度、优良的抗氧化性、良好的耐腐蚀性、高的抗磨损以及低的摩擦系数，而且高温力学性能(强度、抗蠕变性等)是已知陶瓷材料中最佳的。现有碳化硅陶瓷因其性能应用在转动润滑、转动密封等领域上，例如授权公告号为CN207131628U的中国专利“一种泵用高分子复合碳化硅陶瓷轴套”、授权公告号为CN201461438U的中国专利“一种具有碳化硅轴承与轴套的化工屏蔽电泵”和授权公告号为CN2916240Y的中国专利“水润滑碳化硅径向轴承”。

而现有的碳化硅陶瓷材料的低摩擦系数并不能满足所有转动润滑或转动密封工件的要求，对其他工件仍具有较大的磨损，需要使用额外的润滑剂，故有待改进。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种碳化硅陶瓷无压烧结工艺，其可生产自润滑性优良的碳化硅陶瓷材料。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种碳化硅陶瓷无压烧结工艺，包括如下步骤：

步骤一：将碳化硅粉料和助剂粉末进行混合，混合均匀后得到预混合物；

步骤二：向步骤一所得的预混合物中加入石墨进行混合，混合均匀后得到原料混合物；

步骤三：使用步骤二中所得到原料混合物制造并得到素坯；

步骤四：对素坯进行无压烧结，得到产品碳化硅陶瓷。

通过采用上述技术方案，向预混合物中混入石墨，可得到含石墨的碳化硅陶瓷，由于石墨的不同碳层之间仅存在范德华力结合，所以石墨容易沿着与层平行的方向滑动开裂，石墨表面在于其他物质接触式可提供良好的润滑性，其次碳化硅陶瓷使用过程中脱落的石墨磨屑部分粘附于碳化硅陶瓷的接触表面，并且在部分破碎、细化后粘附于其他硬性磨粒表面形成保护层，隔绝了磨粒与端面或密封端面之间的直接接触，从而改善碳化硅陶瓷的摩擦性能，故使得含石墨的碳化硅陶瓷具有自润滑性；

同时先将碳化硅粉料和助剂粉末混合均匀后得到预混合物后，再将石墨混入预混合物中，可减少石墨在原料混合物混合得到过程中的混合时间，使得在保证原料混合物混合均匀的前提下，避免石墨在硬度较高的碳化粉末下磨损过细而降低产品碳化硅陶瓷的自润滑性；

另一方面本碳化硅陶瓷在室温下的密度、硬度、冲击韧性和压溃强度均随着石墨粒度的增大而提高，碳化硅陶瓷的强度主要取决滑复合材料的强度主要取决于碳化硅基体，当石墨颗粒较大时，有利于碳化硅基体形成连续的网络骨架，缺陷减少，改善碳化硅陶瓷的整体强度、硬度和韧性得到提高，进而减弱碳化硅陶瓷脆性大的缺陷。

作为优选的，助混剂为水和海藻酸钠。

海藻酸钠混合在素坯内，并在无压烧结的高温环境下分解产生Na₂O；Na₂O高温下与碳化硅颗粒表面的SiO₂反应并结合形成固溶体，降低碳化硅陶瓷致密化所需要的能量和烧结温度，并且还提高烧结致密化速率，降低碳化硅晶粒粗化速率，使得产品碳化硅陶瓷的强度和断裂韧性得到提高。