电泳沉积制备多孔碳化硅／碳陶瓷生坯

维普资讯 doc.guandang.net

第 3卷 6 20 0 7年

增刊 1 8月

稀有金属材料与工程 RARE M ET AL M ATERI ALSAN D EN GI NEERI NG

Vo .6 u p11 13,S p . Aug t2 07 us 0

电泳沉积制备多孔碳化硅/陶瓷生坯碳 李媛，高积强 (安交通大学金属材料强度国家重点实验室，陕西西安 7 04 )西 10 9 摘要：以碳化硅和石油焦粉为原料，7%水.0 -醇溶液为分散介质，通过电泳沉积工艺制备了碳化硅一油焦双组 0 3%7 -,石

分多孔陶瓷生坯。实验结果表明，碳化硅颗粒的沉积速度高于石油焦的沉积速度：通过改变悬浮液中原料组分能够严格控制沉积生坯中的石油焦含量。沉积速度随电流增加而加快。利用水电解时产生的气体在沉积生坯中形成气孑结构， L 气孔分布与其在电极表面的位置有关。 关键词：电泳沉积；共沉积；多孔结构；碳化硅：碳中图法分类号：T 7 Q 14文献标识码：A 文章编号：1 0—8 X 2 0 ) 104—3 0 21 5 (0 7S—5 20

1前言 电泳沉积是一种能快速制备复杂形状陶瓷生坯的工艺。与其它工艺相比，电泳沉积成本低廉，工艺简单，能获得微观结构均匀的陶瓷生坯[。电泳沉积工 1】艺亦可用于制备多孔陶瓷，在不添加其他成孔材料和助剂时，制备方法按原理可以分成两类：一类是在高电压作用下粉体颗粒快速冲击目标电极并在电极表面 沉积，这时粉体颗粒没有足够的时间重排导致颗粒堆

真空电阻炉中反应烧结，烧结温度为 15℃。用 50 ME一 F 3型光学显微镜观察烧结试样的显微结构。 测定生坯中的石油焦含量：将生坯放入电阻炉， 在氧化性气氛中缓慢升温至 5 0℃,保温 25,使生 5 .h 坯中的石油焦氧化挥发，通过测定烧蚀前后生坯的质量，确定生坯中的碳含量。

3结果与讨论 3 1 SC C双组分悬浮液 . i/电泳过程中，悬浮液中带电颗粒的电泳淌度服从

积系数低，形成均匀分布的微孔[:另一类是利用含 2】水溶液作为陶瓷颗粒的分散介质，通电后水发生电解产生气体在生坯中形成

气孔[。本文研究属第二类方 3】法，以碳化硅和石油焦粉为原料制备双组分悬浮液， 利用水电解时产生的气体在生坯中形成气孔结构，最 终制备出多孔碳化硅陶瓷材料。

B o n关系式[: rw 】

F:: M 堕 E 4 rl￣r

( F 数；

电泳淌度：U:速度：E:电场强度；s:介电常 Zt ea电位；r/:粘度)

2实验方法 试验使用的原料包括碳化硅粉(0 m)石油焦 5和粉 (2 p 4 . m,C含量> 7。分散介质使用 7%水一0 9%) 0 3%乙醇溶液，分散剂使用羧甲基纤维素钠 ( MC) C,利 用氨水调节悬浮液的 p H值。SC C悬浮液制备方法： i/ 碳化硅和石油焦按一定比例混合，加入 03 (量分 .%质

电泳沉积之前，需要预先制备表面带电且均匀分散的陶瓷粉体悬浮液，由 B o rwn关系式知对电泳沉积悬浮液的要求是颗粒表面电荷高，液相介电常数高， 以及体系粘度低。SC颗粒在料浆中的等电点一般在 i p=附近[。在碱性范围内，一方面颗粒表面 Z t H 5 ea

电位低于等电点，表面带有负电荷，这使得碳化硅颗 粒的电泳沉积成为可能；另一方面， i SC悬浮粒子 Z t ea 电位的绝对值较大，有利于碳化硅粉体通过静电稳定

数 )的分散剂，去离子水以及无水乙醇制成固相含量 为 5%的悬浮液，加入氨水水调节 p值，球磨 2 h 5 H

机制分散。 MC属阴离子型聚电解质，当溶液处于碱 C性范围(H 8时，分子链中的一 c O全部解离为一 p>) O H C O,聚合物的表面带有负电荷。SCC悬浮液中， O’ i/ C MC分子链吸附在陶瓷粉体表面，在增加粉体表面的

后静置备用。电泳沉积操作时使用 D -C双稳定时 YY 8电泳仪 (京市六一仪器厂 )供电；使用石墨纸作为北沉积电极；阳极和阴极间距离为 1 m。试样在 10 .c 5 0℃左右烘干，然后将石墨纸除去。生坯在 S 6—8型 L 37

负电荷数量的同时，使吸附后的陶瓷粉体通过静电一

收稿日期：20 .21 0 70.5作者简介：李媛，,17年生，博士研究生，西安交通大学金属材料强度国家重点实验室，陕西西安 70 4,电话

:0986 74女 98 109 2 .26 92