[发明专利]一种反应烧结碳化硅陶瓷研磨盘的制作方法

权利要求书

1.一种反应烧结碳化硅陶瓷研磨盘的制作方法，其特征在于，制备所述研磨盘的原料包括基质材料和增韧材料；按质量份计，所述基质材料包括碳化硅微粉100份、碳粉5-15份、粘接剂5-15份、表面活性剂0.5-3份和分散剂0.5-2份；所述增韧材料为短切碳纤维和碳纤维编织体，所述碳纤维的添加量为基质材料总量的0-15%；

制作方法具体包括以下步骤：

（1）造粒粉的制备

按配比称量基质材料，加入去离子水，去离子水用量为碳化硅微粉质量的0.9-1.5倍，然后球磨8-20小时制得碳化硅陶瓷浆料；再将碳化硅陶瓷浆料进行喷雾造粒，得到造粒粉；所述造粒粉的含水率为0.5-1.2%，且所述造粒粉中粒度为60-180目的质量比大于95%；

（2）加入增韧材料

向造粒粉中加入短切碳纤维，用振动筛进行混合；其中，短切碳纤维长度3-10mm，丝束直径小于500μm；

（3）碳纤维编织体的浸渍处理

将碳纤维编织成二维网孔状结构的碳纤维编织体，其网孔长和宽的取值范围为3-50mm，碳纤维编织体的丝束直径小于2000μm；再将其在混合料浆中进行浸渍，使碳纤维束表面布满混合料浆，所述混合料浆由纳米碳粉、纳米硅粉、粘接剂、分散剂和去离子水采用湿法球磨8-20小时混合而得；所述纳米碳粉与纳米硅粉的摩尔比为1：1.05-1.25，粘接剂的添加量为纳米碳粉和纳米硅粉总质量的2-10%，分散剂添加量为纳米碳粉和纳米硅粉总质量的0.5-3%，去离子水与纳米碳粉和纳米硅粉总质量的比为1.0-2.0：1；其中所述纳米碳粉和纳米硅粉的D₅₀均不大于100nm；

然后将其置于真空干燥箱中，在25-35℃下放置5-20h，之后再升温到60-80℃下干燥10-30h，使碳纤维编织体干燥；再将干燥后的碳纤维编织体再次放入混合料浆中浸渍，多次重复上述步骤，使干燥后的碳纤维编织体表面均匀涂覆一层混合料浆；将干燥后的浸渍碳纤维编织体在真空炉中1430-1600℃保温1-6小时；

（4）研磨盘坯体的预成型

在模具中先铺一层添加短切碳纤维的碳化硅造粒粉，在震动平台上振实、振平，然后敷设浸渍后的碳纤维编织体，再铺上一层添加短切碳纤维的碳化硅造粒粉，用钝头金属棒对其进行垂直上下捣打，金属棒的尖端直径小于碳纤维编织体网孔的尺寸；

将振实振平后的模具模压成型得到研磨盘预成型坯体，再将封装和抽真空后的预成型坯体进行冷等静压成型，冷等静压的压力为60-150MPa，保压时间为5-30min，控制研磨盘坯体生坯密度在1.80-2.10g/cm³；

（5）研磨盘坯体的加工

将冷等静压成型的研磨盘坯体于80-150℃下，烘干8-20小时；之后进行车削加工，以获得平整的表面和所需的外形、尺寸，并根据需要在工作面上加工出所需形状和尺寸的沟槽；

（6）研磨盘坯体的烧结

将加工好的研磨盘坯体置于真空烧结炉中，研磨盘下面和侧面铺金属硅粒，在研磨盘工作面的沟槽上涂抹一薄层氮化硼浆料以避免沟槽上形成硅粒破坏沟槽结构，硅用量为研磨盘坯体质量的0.8-2.0倍，在1450-1800℃保温1-8小时，制得研磨盘烧结体；

（7）研磨盘的制得

对研磨盘烧结体进行磨削、研磨、抛光，得到所需规格、形状、尺寸和平整度的碳化硅陶瓷研磨盘。

2.根据权利要求1所述的反应烧结碳化硅陶瓷研磨盘的制作方法，其特征在于，所述碳纤维编织体与短切碳纤维为高强度碳纤维，其抗拉强度不小于2500MPa。

3.根据权利要求1所述的反应烧结碳化硅陶瓷研磨盘的制作方法，其特征在于，所述碳化硅微粉由D₅₀为3-10μm的碳化硅微粉、D₅₀为15-30μm的碳化硅微粉和D₅₀为40-60μm的碳化硅微粉按质量比 (3-8)：(2-4)：1的比例混合组成。

4.根据权利要求1所述的反应烧结碳化硅陶瓷研磨盘的制作方法，其特征在于，所述粘接剂为酚醛树脂、聚乙烯醇或羧甲基纤维素。