碳化硅陶瓷因高強度、耐高溫等優異性能,在工業領域應用廣泛,其生產流程需經過多道精密工序,核心步驟可分為以下五部分。
首先是原料準備。選取高純度碳化硅粉末為基材,搭配少量燒結助劑(如氧化鋁、氧化釔),通過球磨機進行濕法研磨。研磨時需控制球料比與轉速,將粉末粒徑細化至 1-5 微米,同時加入分散劑防止顆粒團聚,最終形成均勻的漿料。隨后通過噴霧干燥技術,將漿料制成流動性好的球形顆粒,便于后續成型。
第二步為成型工藝。根據產品形狀與尺寸,選擇合適的成型方式:小件或復雜件常用注射成型,將碳化硅顆粒與粘結劑混合制成喂料,注入模具冷卻定型;大件產品多采用等靜壓成型,將粉料裝入彈性模具,在高壓(150-300MPa)下加壓,確保坯體密度均勻;簡單形狀產品則可通過干壓成型,直接用模具加壓制成坯體。
接下來是脫脂處理。成型后的坯體含粘結劑,需在高溫爐中進行脫脂。通過緩慢升溫(5-10℃/h)至 400-600℃,使粘結劑逐步分解揮發,避免坯體開裂。脫脂后坯體孔隙率提升,為后續燒結做準備。
關鍵環節是高溫燒結。將脫脂坯體放入真空燒結爐或惰性氣體保護爐,升溫至 2000-2200℃,保溫 2-4 小時。燒結過程中,碳化硅顆粒在高溫下擴散融合,燒結助劑形成液相促進致密化,最終使坯體密度達到理論密度的 95% 以上。降溫時需控制速率,減少內應力。
后是后續加工。燒結完成的陶瓷毛坯需經過切割、研磨、拋光等精密加工,根據需求加工成特定尺寸與表面精度的產品。部分產品還需進行表面涂層處理,進一步提升耐高溫、耐腐蝕性能,終完成碳化硅陶瓷的生產。