專利名稱：一種碳化硅陶瓷的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳化硅陶瓷的制備方法。
背景技術(shù)：
目前通過生物材料制備SiC陶瓷的研究多集中在木材方面，幾乎沒
有利用竹炭制備這種高性能的陶瓷材料方面的研究，因此在當(dāng)前情況下 對竹炭的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行理論性研究，進(jìn)一步拓展竹炭利用途徑以及開 發(fā)以竹炭為原料的新產(chǎn)品具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種碳化硅陶瓷 的制備方法，本方法利用竹材生物結(jié)構(gòu)通過高溫?zé)Y(jié)可得到的碳化物陶 瓷料。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種碳化硅陶瓷的制備方法，具體為
1 ) 采用固相燒結(jié)，將竹炭粉碎研磨后，與硅粉按質(zhì)量比1: 3混，然后將單位重量(g)的硅碳混合物與單位體積(ml)的酚醛樹脂按l: l混合均勻；
2) 經(jīng)步驟1中的混合物在14(TC下預(yù)加熱成型，冷卻制備出塊 狀試件；
3) 在真空(真空度28Pa)或者Ar氣氣氛狀態(tài)下(Ar氣的氣體 壓力為0. 012MPa)，將溫度升高到設(shè)定的最終燒結(jié)溫度進(jìn)行 高溫?zé)Y(jié)；
4 ) 保持溫度30min，之后自然冷卻到室溫，制得SiC陶瓷材料。 進(jìn)一步，所述最終燒結(jié)溫度為1500°C、 1650。C或1800°C。 進(jìn)一步，所述高溫?zé)Y(jié)時(shí)，20(TC以前，以5°C/min的升溫速度進(jìn)行 燒結(jié)，200。C以后，以15。C/min的升溫速度達(dá)到最終燒結(jié)溫度。
本發(fā)明 一 種碳化硅陶瓷的制備方法，利用竹材生物結(jié)構(gòu)通過高溫?zé)?br> 結(jié)而得到的碳化物材料，竹材在絕氧條件下進(jìn)行炭化得到具有竹材孔隙 結(jié)構(gòu)的炭骨架，并加工成粉末狀，以此作為陶瓷相滲入和反應(yīng)的生物模 板，通過金屬或者無機(jī)非金屬物質(zhì)滲入、燒結(jié)反應(yīng)，使得到的陶瓷不僅 具有竹材的精細(xì)結(jié)構(gòu)，而且增加了反應(yīng)面積，提高了合成速度，具有一 般陶瓷制備方法無法比擬的優(yōu),泉。


圖1為15 0 0 °C溫度下燒結(jié)的樣品圖； 圖2為16 5 0°C溫度下燒結(jié)的樣品圖； 圖3為1800。C溫度下燒結(jié)的樣品具體實(shí)施例方式
竹炭基碳化物陶瓷就是模擬利用竹材生物結(jié)構(gòu)通過高溫?zé)Y(jié)而得到 的碳化物材料。竹材在絕氧條件下進(jìn)行炭化得到具有竹材孔隙結(jié)構(gòu)的炭 骨架，并加工成粉末狀，以此作為陶瓷相滲入和反應(yīng)的生物模板，通過 金屬或者無機(jī)非金屬物質(zhì)滲入、燒結(jié)反應(yīng)，使得到的陶瓷具有竹材的精 細(xì)結(jié)構(gòu)。根據(jù)Si + C —SiC的反應(yīng)式，本發(fā)明一種碳化硅陶瓷的制備方法， 具體為首先采用固相燒結(jié)，將竹炭粉碎研磨后，與硅粉按質(zhì)量比1:3 混合，然后將單位重量(g)的硅碳混合物與單位體積(ml)的酚醛樹脂 按l: l混合均勻；將上述硅碳混合物和酚醛樹脂的混合體在14(TC下預(yù) 加熱成型，冷卻制備出塊狀試件；將塊狀試件在真空(真空度28Pa)或 者Ar氣氣氛狀態(tài)下(Ar氣的氣體壓力為0. 012MPa)，將溫度升高到設(shè)定 的最終燒結(jié)溫度進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)；保持溫度30min,之后自然冷卻到室溫， 制得SiC陶資材料。為了研究不同溫度下的制得的SiC陶瓷材料的特性， 本實(shí)施例中將最終燒結(jié)溫度為150(TC、 1650。C或1800°C,在這三種溫度 下制得的SiC陶瓷材料如圖1、圖2和圖3所示。并且，為了在燒結(jié)過程 中，原料相互作用完全，使得最終SiC陶瓷材料質(zhì)量優(yōu)良，在高溫?zé)Y(jié) 時(shí)，200。C以前，以5。C的升溫速度進(jìn)行燒結(jié)，以排出燒結(jié)容器中的剩余 氧氣，20(TC以后，以15。C/min的升溫速度達(dá)到最終燒結(jié)溫度。
試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的升高，經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)的SiC陶瓷材料， 顏色逐漸變淺，硬度逐漸變小，其為硅碳混合料中的竹碳成分在高溫條
件反應(yīng)完全所致；本方法模擬和利用了竹材的精細(xì)多孔結(jié)構(gòu)，使得生產(chǎn) SiC陶資材料時(shí)增加了反應(yīng)面積，提高了合成速度，使得SiC陶瓷材料的 制備過程大大簡化。本發(fā)明賦予了竹材和陶瓷這兩種傳統(tǒng)材料的新內(nèi)涵， 有利于實(shí)現(xiàn)竹材的高附加值利用，推動竹炭產(chǎn)業(yè)和陶瓷產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā) 展。
權(quán)利要求
1、一種碳化硅陶瓷的制備方法，具體為1)采用固相燒結(jié)，竹炭粉碎研磨后，與硅粉按質(zhì)量比13混合，然后將單位重量(g)的硅碳混合物與單位體積(ml)的酚醛樹脂按11混合均勻；2)經(jīng)步驟1中的混合物在140℃下預(yù)加熱成型，冷卻制備出塊狀試件；3)在真空(真空度28Pa)或者Ar氣氣氛狀態(tài)下(Ar氣的氣體壓力為0.012MPa)，將溫度升高到設(shè)定的最終燒結(jié)溫度進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)；4)保持溫度30min，之后自然冷卻到室溫，制得SiC陶瓷材料。
2、 如權(quán)利要求1所述的碳化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，所述最 終燒結(jié)溫度為1500°C、 165(TC或1800°C。
3、 如權(quán)利要求1所述的碳化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，所述高 溫?zé)Y(jié)時(shí)，20(TC以前，以5°C/min的升溫速度進(jìn)4亍燒結(jié)，200。C以 后，以15。C/min的升溫速度達(dá)到最終燒結(jié)溫度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳化硅陶瓷的制備方法，具體為采用固相燒結(jié)，將竹炭粉碎研磨后，與硅粉按質(zhì)量比1∶3混合，將硅碳混合物與酚醛樹脂按質(zhì)量體積比為1∶1混合均勻；將混合物在140℃下預(yù)加熱成型；在真空或者Ar氣氣氛狀態(tài)下，將溫度升高到設(shè)定的最終燒結(jié)溫度進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)；保持溫度30min，冷卻制得SiC陶瓷材料。本發(fā)明利用竹材生物結(jié)構(gòu)通過高溫?zé)Y(jié)而得到的碳化物材料，竹材在絕氧條件下進(jìn)行炭化得到具有竹材孔隙結(jié)構(gòu)的炭骨架，以此作為陶瓷相滲入和反應(yīng)的生物模板，通過金屬或者無機(jī)非金屬物質(zhì)滲入、燒結(jié)反應(yīng)，使得到的陶瓷不僅具有竹材的精細(xì)結(jié)構(gòu)，而且增加了反應(yīng)面積，提高了合成速度，具有一般陶瓷制備方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C04B35/565GK101386538SQ20081022495
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月28日
發(fā)明者峰 傅, 建 張, 林蘭英, 陳志林 申請人:中國林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所