反应烧结碳化硅 (简称 RBSC)是应用熔融硅浸渗含碳生坯制备得到的致密陶瓷烧结体 。该方法不仅具有烧结温度低、烧结时间短 、坯体收缩率小( <3%)、易于制备大尺寸复杂形状构件等特点, 与其它烧结工艺制备的碳化硅陶瓷相比 ,RBSC最适合工业化生产 ,同时陶瓷制品还具有强度高、导热性好、耐磨损、抗热冲击等优点 。用反应烧结碳化硅陶瓷制备的各种机械密封材料已广泛应用于机械 、石油 、化工 、冶金 、制药 、汽车及航空航天等领域。
目前国内企业在机械密封材料生产中大多采用传统 RBSC工艺 ,该工艺主要特点是 :将 S iC +C粉、树脂和有机溶剂机械混合, 120 ～ 130℃热压成型, 经素烧后初加工后渗硅烧结。此工艺制备的粉料均匀性、流动性、成型性均较差, 不能连续自动成型;而且该工艺生产周期长、能耗大 、成本高、游离硅高 ( >12w t%)、强度低 ,与国外同类产品性能相差较大。而国外相关企业在陶瓷生产中都采用水基料浆喷雾干燥造粒工艺, 其方法是 :将 SiC+C粉、水溶性高分子、分散剂和水混合成均匀料浆, 然后喷雾到热空气中 , 在非常短的时间内干燥, 避免了各组分的再团聚和沉降分离, 保持了料浆的均匀性 ;料浆雾化均匀 , 所得粉体为球形颗粒, 粒度分布均匀、流动性好, 适合连续自动干压成型 ;同时改善了坯体的均匀性和烧结性能 ,从而提高陶瓷制品的力学性能。
水基料浆喷雾造粒工艺对料浆流动性能和稳定性能要求较苛刻:料浆流动性能好 、粘度低 、固含量高 、添加剂引入量低, 保持料浆均匀分散和稳定的同时提高工作效率 、降低工艺成本。料浆制备的依据是胶体悬浮的双电层和空间位阻理论 ,对于反应烧结碳化硅喷雾造粒浆料而言 ,主要原料为 SiC和碳粉, 需解决下列问题：
(1)选择适当的分散剂 、悬浮剂的组成和添加量 ,使得 SiC粉和碳粉能均匀稳定地分散于水中 ;
(2)调节料浆的 pH 值和原料颗粒级配等因素 ,使得在较高固含量条件下分散颗粒表面 Ze ta电位绝对值处于较高水平, 使料浆的稳定性和流动性适合喷雾干燥工艺;
(3)保持料浆流动性和稳定性能俱佳的同时 ,选择适当的临时粘结剂和增塑剂, 确保素坯干燥后即可承受车削和打孔等初加工需要。
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