[发明专利]一种导电性较强的高性能陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种导电性较强的高性能陶瓷材料及其制备方法，对于原料的预处理使用特殊的多次煅烧方式，第一次高温煅烧提高粉体活性，降低粉体的烧结温度；第二次煅烧部分碳化硅与二氧化硅和氮气反应，转变为氮化硅；第三次煅烧氧化锆与碳反应生成碳化锆；使陶瓷材料了粒大小不一；第三次煅烧后加入锌粉，烧结时锌粉被氧化成四针状的氧化锌，使陶瓷材料获得导电性能；高温煅烧后使用的烧结助剂，在烧结过程中会形成少量的氧化物，在碳化硅晶粒间形成一层薄膜，使生成的四针状氧化锌穿插在薄膜中，碳化硅变成由铝和氧掺杂的复合相沉淀在四针状氧化锌晶粒表面，共同形成交叉的三维导电网络，增强导电性能。

技术领域

本发明涉及新材料领域，具体为一种导电性较强的高性能陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

导电陶瓷材料是指陶瓷材料中具备离子导电、电子/空穴导电的一种新型功能的材料，在能源、冶金、换班、电化学器件等各个领域有着广阔的应用前景。导电陶瓷具有抗氧化、抗腐蚀、抗辐射、耐高温和长寿命等特点，可以用于固体燃料电池电极、气敏元件、高温加热、固体电阻器、氧化还原材料和高临界温度超导材料等方面。

提高碳化硅陶瓷材料的导电性，不仅可以解决应用受限的问题，而且导电性达到一定程度后可以满足电火花加工条件，利用电火花加工可以快速精确的完成碳化硅陶瓷材料后期的加工成型。如果陶瓷材料不仅具备导电性能，还具备其他优异的性能，更能够拓宽陶瓷材料的适用范围。由此，研究导电性较强的高性能陶瓷材料是非常有发展前景的。因此，制备一种保温隔热性能优异的新型陶瓷材料是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种导电性较强的高性能陶瓷材料，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供如下技术方案：一种导电性较强的高性能陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份数的原料：

20～30份氧化锆、80～120份碳化硅、8～16份氧化铝、10～25份锌粉，2～4份氧化钇、20～40份烧结助剂、30～60份聚乙烯醇。

优选的，所述烧结助剂为使用聚乙烯醇包裹氧化铝和氧化钇。

本发明第二方面提供：一种导电性较强的高性能陶瓷材料的制备方法，其特征在于：

制备导电性较强的高性能陶瓷材料的工艺流程为：

球磨陶瓷原料，特殊的高温煅烧，二次球磨，制备烧结助剂，液相烧结，降温制得成品。

优选的，包括以下具体步骤：

(1)将氧化锆与碳化硅按一定比例混合，形成混料；

(2)向混料中加入与混料体积比为1：1的无水乙醇，制成湿料，将湿料置于陶瓷球磨机中进行研磨，研磨时间为1.5～3h；

(3)将混料置于焙烧炉中进行第一次高温煅烧；

(4)调节温度，通入氮气，进行第二次高温煅烧；

(5)保持温度不变，向混料中通入脉冲电流进行第三次高温煅烧，电流大小为1kA，周期为0.08S；

(6)高温煅烧后加入锌粉，将混料置于陶瓷球磨机中，进行二次球磨；

(7)将氧化铝和氧化钇浸于三倍体积的聚乙烯醇中，制得烧结助剂；

(8)向二次球磨后的混料中加入烧结助剂，进行液相烧结，烧结温度保持在930～1100℃；

(9)烧结完成后进行梯度温度速降式降温，制得成品。

优选的，上述步骤(1)中：氧化锆与碳化硅的质量比为1：4。

优选的，上述步骤(3)中：第一次高温煅烧温度为1700～1900℃。