采用激光选区烧结工艺制备碳化硅陶瓷件的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106187195A(43)申请公布日2016.12.07(21)申请号201610496893.2(22)申请日2016.06.29(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号申请人北京九鼎通信设备有限公司(72)发明人刘洁付旻慧刘凯史玉升王君昆宋军曹平(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人梁鹏(51)Int.Cl.C04B35/565(2006.01)C04B35/64(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称采用激光选区烧结工艺制备碳化硅陶瓷件的方法(57)摘要本发明公开了一种采用激光选区烧结工艺制备碳化硅陶瓷件的方法，包括以下步骤：按照预定质量比称取碳粉、碳化硅粉末、粘结剂及固化剂倒入球磨罐内，并进行球磨以得到粘接剂-碳化硅混合粉末；采用计算机对待制备的零件进行三维数字建模，并将三维数字模型信息输入到激光选区烧结成型机，以所述粘接剂-碳化硅混合粉末为原料，采用激光选区烧结快速成形工艺进行粉末烧结成型，以得到所述零件的碳化硅素坯；对所述碳化硅素坯进行加热固化；将固化后的所述碳化硅素坯放置于由Ar保护的中温管式烧结炉中进行碳化处理，以得到多孔碳化硅坯件；将所述多孔碳化硅胚件在真空下进行熔渗烧结处理，以得到致密的碳化硅陶瓷件。CN106187195ACN106187195A权利要求书1/1页1.一种采用激光选区烧结工艺制备碳化硅陶瓷件的方法，其包括以下步骤：(1)按照预定质量比称取碳粉、碳化硅粉末、粘结剂及固化剂倒入球磨罐内，再向所述球磨罐加入预定量的磨球，并进行球磨以得到分散均匀的粘接剂-碳化硅混合粉末，其中所述碳粉与所述碳化硅粉末的质量比为4:96～10:90；(2)采用计算机对待制备的零件进行三维数字建模，并将三维数字模型信息输入到激光选区烧结成型机，以所述粘接剂-碳化硅混合粉末为原料，采用激光选区烧结快速成形工艺进行粉末烧结成型，以得到所述零件的碳化硅素坯；(3)将玻璃砂填入圆底器皿中，并将所述碳化硅素坯放置于所述玻璃砂的上面，之后，连同所述圆底器皿放置于真空干燥箱中进行加热固化；(4)将固化后的所述碳化硅素坯放置于由Ar保护的中温管式烧结炉中，对所述碳化硅素胚中的酚醛树脂进行碳化处理，以保证有机物充分裂解，形成碳骨架，以得到多孔碳化硅坯件；(5)将所述多孔碳化硅胚件的表面涂敷一层氮化硼溶液，待干燥后将所述多孔碳化硅胚件放置于两块碳化硅薄片之间；之后，将所述多孔碳化硅坯件及所述碳化硅薄片放置于石墨碳管炉中，并在真空下进行熔渗烧结处理；液相渗硅结束后，将高温渗硅后的所述多孔碳化硅胚件浸入沸碱中除去表面多余的硅，以得到致密的碳化硅陶瓷件。2.如权利要求1所述的采用激光选区烧结工艺制备碳化硅陶瓷件的方法，其特征在于：所述碳化硅为喷雾造粒碳化硅微粉；所述粘接剂为酚醛树脂；所述固化剂为六亚甲基四胺，所述六亚甲基四胺的质量占所述酚醛树脂质量的6％～15％。3.如权利要求1所述的采用激光选区烧结工艺制备碳化硅陶瓷件的方法，其特征在于：所述粘接剂-碳化硅混合粉末由质量百分比为50％～88％的碳化硅粉末、质量百分比为4％～10％的碳粉、质量百分比为12％～50％的粘接剂及质量百分比为0.8％～1.8％的固化剂组成。4.如权利要求1所述的采用激光选区烧结工艺制备碳化硅陶瓷件的方法，其特征在于：步骤(5)是在真空度为0.01Pa～0.1Pa的条件下，以5℃/min的速率加热到1450℃～1550℃并保温6～8h，以对所述多孔碳化硅坯件进行液相渗硅处理。5.如权利要求4所述的采用激光选区烧结工艺制备碳化硅陶瓷件的方法，其特征在于：所述沸减是温度为400℃～500℃的NaOH溶液。6.如权利要求1所述的采用激光选区烧结工艺制备碳化硅陶瓷件的方法，其特征在于：所述激光选区烧结成型机将所述粘接剂-碳化硅混合粉末预热至60℃～90℃后进行成型；所述激光选区烧结成型机的激光功率为7～12w，扫描速度为1500～2200mm/s，单层层厚为0.1～0.2mm，扫描间距为0.1～0.2mm。7.如权利要求1所述的采用激光选区烧结工艺制备碳化硅陶瓷件的方法，其特征在于：所述真空干燥箱内以1～4℃/min的速率升温到170℃，保温20min～1h，以对所述碳化硅素坯的酚醛树脂进行固化处理。8.如权利要求1所述的采用激光选区烧结工艺制备碳化硅陶瓷件的方法，其特征在于：所述中温管式烧结炉内以0.5～2℃/min的速率升温到400℃～500℃保温1h后继续升温到850℃～1000℃，再保温1.5h～2.5h，以对所述碳化硅素坯的酚醛树脂进行碳化处理。2CN106187195A说明书1/6页采用激光选区烧结工艺制备碳