[0001]

本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅及其制備方法。

背景技術(shù)：

[0002]

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、密封、裝甲工業(yè)等領(lǐng)域?qū)Σ牧系囊笤絹碓娇量蹋惹行枰_發(fā)一種新型的高性能材料。碳化硅陶瓷因其具有優(yōu)異的高溫強(qiáng)度、耐磨性、耐腐蝕性及良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性，在航空航天、機(jī)械、汽車等眾多行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，同時(shí)它也是軍事領(lǐng)域的重要材料。

[0003]

目前常采用的密封材料由單一的碳化硅制成，但制成的碳化硅脆性較大，斷裂韌性較低，常壓燒結(jié)的碳化硅陶瓷抗折強(qiáng)度一般在400mpa左右，加工過程非常容易蹦口，耐磨性不高，使用壽命短，難以滿足密封、裝甲工業(yè)等領(lǐng)域?qū)Ω唔g性、高強(qiáng)度的碳化硅陶瓷的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

[0004]

本發(fā)明的目的在于提供一種具有高韌性的碳化硅的制備方法。

[0005]

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

[0006]

本發(fā)明的第一方面提供一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅，包括下述重量份的原料：碳化硅96-98份、碳化硼0.8-1.2份、石墨烯1-3份、分散劑0.6-0.8份、粘結(jié)劑4-6份、酚醛樹脂5-7份、潤滑液0.8-1.2份、去離子水90-110份。

[0007]

上述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅，作為一種優(yōu)選地實(shí)施方案，包括下述重量份的原料：碳化硅96-97份、碳化硼0.9-1.1份、石墨烯1.5-2.5份、分散劑0.6-0.7份、粘結(jié)劑4.5-5.5份、酚醛樹脂5.5-6.5份、潤滑液0.9-1.1份、去離子水98-102份。

[0008]

上述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅，作為一種優(yōu)選地實(shí)施方案，包括下述重量份的原料：碳化硅97份、碳化硼1.0份、石墨烯2份、分散劑0.7份、粘結(jié)劑5份、酚醛樹脂6份、潤滑液1.0份、去離子水100份。

[0009]

上述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅，作為一種優(yōu)選地實(shí)施方案，所述分散劑為分散劑produktkv5088。

[0010]

上述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅，作為一種優(yōu)選地實(shí)施方案，所述粘結(jié)劑為粘結(jié)劑zusoplast 9002和粘結(jié)劑optapix paf35的混合物

[0011]

上述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅，作為一種優(yōu)選地實(shí)施方案，所述酚醛樹脂為酚醛樹脂8022。

[0012]

酚醛樹脂8022由下述重量份的原料制成：酚醛樹脂70-74重量份、苯酚3.5-4.5重量份、甲醛0.1-0.9重量份、水20-25重量份。

[0013]

上述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅，作為一種優(yōu)選地實(shí)施方案，所述潤滑液為甘油。

[0014]

本發(fā)明的第二方面提供一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅的制備方法，包括以下步驟：

[0015]

(1)將碳化硅、碳化硼、分散劑、去離子水加入球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行研磨，待研磨結(jié)束，再

向球磨機(jī)內(nèi)加入粘結(jié)劑、酚醛樹脂、潤滑液、石墨烯，混合攪拌均勻，得混合物料；

[0016]

(2)將混合物料依次經(jīng)過篩、造粒、壓制、燒結(jié)處理得所述無壓燒結(jié)高韌性碳化硅。

[0017]

上述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅的制備方法，作為一種優(yōu)選的實(shí)施方案，步驟(1)中，研磨的時(shí)間為1.5-2.5h；混合攪拌的時(shí)間為5-7h。

[0018]

上述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅的制備方法，作為一種優(yōu)選的實(shí)施方案，步驟(2)中，過篩處理所用篩網(wǎng)的目數(shù)為300-400目。

[0019]

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：

[0020]

本發(fā)明所述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅制備過程中在碳化硅中加入石墨烯，使制得碳化硅材料的密封環(huán)斷裂韌性比一般的無壓燒結(jié)碳化硅高20％左右；

[0021]

本發(fā)明所述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅的制備方法簡(jiǎn)單、易于操作。

具體實(shí)施方式

[0022]

為了更好理解本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，下面結(jié)合實(shí)例對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步的詳述，實(shí)施例中所提及的內(nèi)容并非對(duì)本發(fā)明的限制，以下所述僅用于解釋本發(fā)明，對(duì)于不偏離本發(fā)明精神和原則所做的修改、替換或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。

[0023]

本發(fā)明實(shí)施例中1重量份表示1kg。

[0024]

實(shí)施例1

[0025]

一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅，包括下述重量份的原料：碳化硅96重量份、碳化硼0.8重量份、石墨烯1重量份、分散劑0.6重量份、粘結(jié)劑4重量份、酚醛樹脂5重量份、潤滑液0.8重量份、去離子水90重量份；

[0026]

所述分散劑為分散劑produktkv5088；

[0027]

所述粘結(jié)劑為粘結(jié)劑zusoplast 9002和粘結(jié)劑optapix paf35的混合物；

[0028]

所述酚醛樹脂為酚醛樹脂8022；

[0029]

所述潤滑液為甘油；

[0030]

實(shí)施例1所述無壓燒結(jié)高韌性碳化硅的制備方法，包括以下步驟：

[0031]

(1)將碳化硅、碳化硼、分散劑、去離子水加入球磨機(jī)內(nèi)研磨1.5h，待研磨結(jié)束，再向球磨機(jī)內(nèi)加入粘結(jié)劑、酚醛樹脂、潤滑液、石墨烯，混合攪拌5h，攪拌均勻，得混合物料；

[0032]

(2)將混合物料依次經(jīng)目數(shù)為300目的篩網(wǎng)過篩、造粒、壓制、燒結(jié)處理得所述無壓燒結(jié)高韌性碳化硅。

[0033]

實(shí)施例2

[0034]

一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅，包括下述重量份的原料：碳化硅96重量份、碳化硼0.9重量份、石墨烯1.5重量份、分散劑0.6重量份、粘結(jié)劑4.5重量份、酚醛樹脂5.5重量份、潤滑液0.9重量份、去離子水98重量份；

[0035]

所述分散劑為分散劑produktkv5088；

[0036]

所述粘結(jié)劑為粘結(jié)劑zusoplast 9002和粘結(jié)劑optapix paf35的混合物；

[0037]

所述酚醛樹脂為酚醛樹脂8022；

[0038]

所述潤滑液為甘油。

[0039]

實(shí)施例2所述無壓燒結(jié)高韌性碳化硅的制備方法，包括以下步驟：

[0040]

(1)將碳化硅、碳化硼、分散劑、去離子水加入球磨機(jī)內(nèi)研磨1.8h，待研磨結(jié)束，再

向球磨機(jī)內(nèi)加入粘結(jié)劑、酚醛樹脂、潤滑液、石墨烯，混合攪拌5.5h，攪拌均勻，得混合物料；

[0041]

(2)將混合物料依次經(jīng)目數(shù)為320目的篩網(wǎng)過篩、造粒、壓制、燒結(jié)處理得所述無壓燒結(jié)高韌性碳化硅。

[0042]

實(shí)施例3

[0043]

一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅，包括下述重量份的原料：碳化硅97重量份、碳化硼1.0重量份、石墨烯2重量份、分散劑0.7重量份、粘結(jié)劑5重量份、酚醛樹脂6重量份、潤滑液1.0重量份、去離子水100重量份；

[0044]

所述分散劑為分散劑produktkv5088；

[0045]

所述粘結(jié)劑為粘結(jié)劑zusoplast 9002和粘結(jié)劑optapix paf35的混合物；

[0046]

所述酚醛樹脂為酚醛樹脂8022；

[0047]

所述潤滑液為甘油；

[0048]

實(shí)施例3所述無壓燒結(jié)高韌性碳化硅的制備方法，包括以下步驟：

[0049]

(1)將碳化硅、碳化硼、分散劑、去離子水加入球磨機(jī)內(nèi)研磨2h，待研磨結(jié)束，再向球磨機(jī)內(nèi)加入粘結(jié)劑、酚醛樹脂、潤滑液、石墨烯，混合攪拌6h，攪拌均勻，得混合物料；

[0050]

(2)將混合物料依次經(jīng)目數(shù)為350目的篩網(wǎng)過篩、造粒、壓制、燒結(jié)處理得所述無壓燒結(jié)高韌性碳化硅。

[0051]

實(shí)施例4

[0052]

一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅，包括下述重量份的原料：碳化硅97重量份、碳化硼1.1重量份、石墨烯2.5重量份、分散劑0.7重量份、粘結(jié)劑5.5重量份、酚醛樹脂6.5重量份、潤滑液1.1重量份、去離子水102重量份；

[0053]

所述分散劑為分散劑produktkv5088；

[0054]

所述粘結(jié)劑為粘結(jié)劑zusoplast 9002和粘結(jié)劑optapix paf35的混合物；

[0055]

所述酚醛樹脂為酚醛樹脂8022；

[0056]

所述潤滑液為甘油。

[0057]

實(shí)施例4所述無壓燒結(jié)高韌性碳化硅的制備方法，包括以下步驟：

[0058]

(1)將碳化硅、碳化硼、分散劑、去離子水加入球磨機(jī)內(nèi)研磨2.2h，待研磨結(jié)束，再向球磨機(jī)內(nèi)加入粘結(jié)劑、酚醛樹脂、潤滑液、石墨烯，混合攪拌6.5h，攪拌均勻，得混合物料；

[0059]

(2)將混合物料依次經(jīng)目數(shù)為380目的篩網(wǎng)過篩、造粒、壓制、燒結(jié)處理得所述無壓燒結(jié)高韌性碳化硅。

[0060]

實(shí)施例5

[0061]

一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅，包括下述重量份的原料：碳化硅98重量份、碳化硼1.2重量份、石墨烯3重量份、分散劑0.8重量份、粘結(jié)劑6重量份、酚醛樹脂7重量份、潤滑液1.2重量份、去離子水110重量份；

[0062]

所述分散劑為分散劑produktkv5088；

[0063]

所述粘結(jié)劑為粘結(jié)劑zusoplast 9002和粘結(jié)劑optapix paf35的混合物；

[0064]

所述酚醛樹脂為酚醛樹脂8022；

[0065]

所述潤滑液為甘油；

[0066]

實(shí)施例5所述無壓燒結(jié)高韌性碳化硅的制備方法，包括以下步驟：

[0067]

(1)將碳化硅、碳化硼、分散劑、去離子水加入球磨機(jī)內(nèi)研磨2.5h，待研磨結(jié)束，再

向球磨機(jī)內(nèi)加入粘結(jié)劑、酚醛樹脂、潤滑液、石墨烯，混合攪拌7h，攪拌均勻，得混合物料；

[0068]

(2)將混合物料依次經(jīng)目數(shù)為400目的篩網(wǎng)過篩、造粒、壓制、燒結(jié)處理得所述無壓燒結(jié)高韌性碳化硅。

[0069]

對(duì)比例1

[0070]

對(duì)比例1所述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅與實(shí)施例3所述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅的不同之處在于：對(duì)比例1所述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅所含石墨烯的重量份為0.6重量份。

[0071]

對(duì)比例2

[0072]

對(duì)比例2所述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅與實(shí)施例3所述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅的不同之處在于：對(duì)比例2所述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅所含石墨烯的重量份為3.8重量份。

[0073]

本發(fā)明所述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅的性能研究

[0074]

采用開槽法測(cè)試本發(fā)明實(shí)施例1-5及對(duì)比例1-2所述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅的斷裂韌性，測(cè)試結(jié)果如表1所示：

[0075]

表1無壓燒結(jié)高韌性碳化硅的斷裂韌性

[0076][0077]

從表1可以看出，本發(fā)明所述無壓燒結(jié)高韌性碳化硅的斷裂韌性明顯高于對(duì)比例1、對(duì)比例2所述無壓燒結(jié)高韌性碳化硅的斷裂韌性，高出比例達(dá)20％以上。

[0078]

對(duì)比例1所述無壓燒結(jié)高韌性碳化硅因石墨烯的含量低于本發(fā)明所述無壓燒結(jié)高韌性碳化硅石墨烯的含量，造成成品的密度低、韌性差；而對(duì)比例2所述無壓燒結(jié)高韌性碳化硅中石墨烯的含量過高造成最終產(chǎn)品過燒晶粒長(zhǎng)大從而降低該產(chǎn)品的性能。

[0079]

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。技術(shù)特征：

1.一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅，其特征在于，包括下述重量份的原料：碳化硅96-98份、碳化硼0.8-1.2份、石墨烯1-3份、分散劑0.6-0.8份、粘結(jié)劑4-6份、酚醛樹脂5-7份、潤滑液0.8-1.2份、去離子水90-110份。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅，其特征在于，包括下述重量份的原料：碳化硅96-97份、碳化硼0.9-1.1份、石墨烯1.5-2.5份、分散劑0.6-0.7份、粘結(jié)劑4.5-5.5份、酚醛樹脂5.5-6.5份、潤滑液0.9-1.1份、去離子水98-102份。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅，其特征在于，包括下述重量份的原料：碳化硅97份、碳化硼1.0份、石墨烯2份、分散劑0.7份、粘結(jié)劑5份、酚醛樹脂6份、潤滑液1.0份、去離子水100份。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅，其特征在于，所述分散劑為分散劑produktkv5088。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅，其特征在于，所述粘結(jié)劑為粘結(jié)劑zusoplast 9002和粘結(jié)劑optapix paf35的混合物。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅，其特征在于，所述酚醛樹脂為酚醛樹脂8022。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅，其特征在于，所述潤滑液為甘油。8.權(quán)利要求1-7之一所述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)將碳化硅、碳化硼、分散劑、去離子水加入球磨機(jī)內(nèi)進(jìn)行研磨，待研磨結(jié)束，再向球磨機(jī)內(nèi)加入粘結(jié)劑、酚醛樹脂、潤滑液、石墨烯，混合攪拌均勻，得混合物料；(2)將混合物料依次經(jīng)過篩、造粒、壓制、燒結(jié)處理得所述無壓燒結(jié)高韌性碳化硅。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，研磨的時(shí)間為1.5-2.5h；混合攪拌的時(shí)間為5-7h。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，過篩處理所用篩網(wǎng)的目數(shù)為300-400目。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種無壓燒結(jié)高韌性碳化硅，包括下述重量份的原料：碳化硅96

技術(shù)研發(fā)人員：鄭恩陽

受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海德寶密封件有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.10.21

技術(shù)公布日：2021/1/29