SiC粉体表面处理与其浆料流变性之间的关系研究
发布时间：2022-08-12 11:50
SiC是一种用途十分广泛且具有很好发展前景的无机非金属材料,具有耐热、耐磨、高硬度与高强度等性能。直接凝固注模成型是制备高性能精密碳化硅器件的简单实用方法,该工艺的关键点与难点在于高固相含量低粘度陶瓷浆料的制备。目前国内工业生产的SiC粉体所配制的浆料仍然难以满足上述工艺要求,因此,需对SiC粉体表面进行除杂和改性处理,提高粉体表面性能和浆料的流变性。本文从SiC粉体微观差异性入手,系统分析了影响浆料流变性的主要因素;在此基础上探讨了除去粉体表面杂质离子的工艺条件以及粉体表面氧化层对浆料流变性产生的影响;尝试用小分子有机物以及腐植钠、四甲基氢氧化铵（TMAH）等对SiC粉体表面进行改性,提高其浆料流变性和稳定性。主要研究内容如下:1.SiC粉体微观差异性对其浆料流变性能的研究:选取国内不同厂家生产的SiC粉体,通过测试Zeta电位、粒径和粘度等对粉体及浆料进行分析可知:粉体表面杂质离子的存在,压缩双电层,降低排斥力,是造成浆料流变性、稳定性变差的主要因素。但同时发现,当浆料固相含量过高时,影响浆料流变性的因素,不只是粉体的Zeta电位,还有一些未知因素需进一步去探索。2.去除SiC粉体...
【文章页数】：119 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 碳化硅(SiC)简介
1.2 碳化硅粉体的制备
1.3 碳化硅与其粉体表面的特性
1.3.1 碳化硅的基本性质
1.3.2 碳化硅粉体在水相中的特性
1.4 粉体分散的稳定机制
1.4.1 静电稳定机制
1.4.2 空间位阻稳定机制
1.4.3 静电位阻稳定机制
1.5 粉体表面改性方法
1.5.1 物理改性方法
1.5.2 化学改性方法
1.6 国内外研究进展
1.7 选题意义与研究内容
2 SiC粉体表面微观差异性对其浆料流变性产生的影响
2.1 引言
2.2 实验原料及仪器
2.3 实验方法
2.3.1 碳化硅悬浮液的制备
2.3.2 盐酸溶液除粉体中杂质
2.3.3 结合水实验
2.4 性能表征
2.4.1 分子结构分析(FTIR)
2.4.2 颗粒Zeta电位测试
2.4.3 粒度分布分析
2.4.4 流变性能测试
2.4.5 浆料稳定性分析
2.4.6 浆料分散性分析
2.5 结果与讨论
2.5.1 粉体表面官能团分析
2.5.2 Zeta电位分析
2.5.3 粉体粒度分布
2.5.4 浆料流变性能
2.5.5 结合水分析
2.5.6 浆料稳定性分析
2.5.7 浆料的分散性
2.6 小结
3 SiC粉体表面杂质离子去除工艺条件研究
3.1 引言
3.2 实验原料及试剂
3.3 实验方法
3.4 性能表征
3.4.1 颗粒Zeta电位测试
3.4.2 粒度分布
3.4.3 流变性能测试
3.4.4 浆料稳定性分析
3.4.5 浆料分散性分析
3.5 结果与讨论
3.5.1 Zeta电位分析
3.5.2 粉体粒度分布
3.5.3 浆料流变性能
3.5.4 浆料的分散性
3.5.5 对浆料稳定性的影响
3.6 小结
4 小分子有机物(乙酸)对SiC粉体表面改性研究
4.1 引言
4.2 实验原料及仪器
4.3 实验方法
4.3.1 预处理实验
4.3.2 不同条件乙酸改性实验
4.4 性能表征
4.4.1 分子结构分析(FTIR)
4.4.2 颗粒Zeta电位测试
4.4.3 粒度分布
4.4.4 流变性能测试
4.4.5 浆料稳定性分析
4.4.6 浆料分散性分析
4.5 结果与讨论
4.5.1 SiC粉体表面官能团分析
4.5.2 Zeta电位分析
4.5.3 粉体粒度分布
4.5.4 浆料流变性能
4.5.5 浆料的分散性
4.5.6 浆料稳定性分析
4.6 小结
5 SiC表面氧化物对其浆料流变性能的影响
5.1 引言
5.2 实验原料及仪器
5.3 实验方法
5.3.1 预处理实验
5.3.2 去除表面氧化物实验
5.4 性能表征
5.4.1 分子结构分析(FTIR)
5.4.2 颗粒Zeta电位测试
5.4.3 粒度分布
5.4.4 流变性能测试
5.4.5 浆料稳定性分析
5.4.6 浆料分散性分析
5.4.7 碳化硅形貌分析(TEM)
5.5 结果与讨论
5.5.1 SiC粉体表面官能团分析
5.5.2 Zeta电位分析
5.5.3 粉体粒度分布
5.5.4 浆料流变性能
5.5.5 浆料稳定性分析
5.5.6 浆料的分散性
5.5.7 粉体形貌表征
5.6 小结
6 腐植酸钠对SiC粉体表面改性的可能性
6.1 引言
6.2 实验原料及仪器
6.3 实验方法
6.3.1 预处理实验
6.3.2 腐植酸钠水热处理
6.4 性能表征
6.4.1 分子结构分析(FTIR)
6.4.2 颗粒Zeta电位测试
6.4.3 粒度分布
6.4.4 水体中有机物总含量分析(TOC)
6.4.5 流变性能测试
6.4.6 浆料稳定性分析
6.4.7 浆料分散性分析
6.4.8 碳化硅形貌分析(TEM)
6.5 结果与讨论
6.5.1 SiC粉体表面官能团分析
6.5.2 Zeta电位分析
6.5.3 粉体粒度分布
6.5.4 腐植酸钠附着牢固程度分析
6.5.5 浆料流变性能
6.5.6 浆料稳定性分析
6.5.7 浆料的分散性
6.5.8 粉体形貌表征
6.6 小结
7 TMAH表面吸附对SiC粉体及浆料流变性能研究
7.1 引言
7.2 实验原料及仪器
7.3 实验方法
7.3.1 预处理实验
7.3.2 TMAH水热处理
7.4 性能表征
7.4.1 分子结构分析(FTIR)
7.4.2 颗粒Zeta电位测试
7.4.3 粒度分布
7.4.4 流变性能测试
7.4.5 浆料稳定性分析
7.4.6 浆料分散性分析
7.5 结果与讨论
7.5.1 SiC粉体表面官能团分析
7.5.2 Zeta电位分析
7.5.3 粉体粒度分布
7.5.4 浆料流变性能
7.5.5 浆料稳定性分析
7.5.6 浆料的分散性
7.6 小结
8 结论与展望
8.1 结论
8.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
攻读硕士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]分散剂反应直接凝固注模成型制备碳化硅陶瓷[J]. 干科,许杰,王正,鲁毓钜,王亚利,杨金龙. 稀有金属材料与工程. 2018(S1)
[2]碳化硅半导体材料应用及发展前景[J]. 贺东葛,王家鹏,刘国敬. 电子工业专用设备. 2018(03)
[3]新型高比表面积碳化硅的制备及其在多相催化中的应用进展[J]. 赵庆祝,宋焕巧,李鹤,赵铁剑,罗明生. 中国陶瓷. 2018(02)
[4]碳化硅陶瓷性能及研究进展[J]. 肖星火. 当代化工研究. 2017(10)
[5]溶胶凝胶原位成型陶瓷结合剂砂轮中碳化硅的改性[J]. 刘莹莹,万隆,王俊沙. 材料研究学报. 2017(09)
[6]腐殖酸钠对石英分散性能影响的机理研究[J]. 陈志友,冯其明,石晴. 非金属矿. 2017(04)
[7]酸碱处理对SiC粉体表面性质的影响研究[J]. 王永明,毕文娟,李家柱,殷军港. 硅酸盐通报. 2016(05)
[8]碳化硅半导体技术及产业发展现状[J]. 刘兴昉,陈宇. 新材料产业. 2015(10)
[9]纳米颗粒在水基础液中团聚机理及控制[J]. 莫子勇,吴张永,王娴,龙威,王娟. 材料导报. 2014(S1)
[10]nTiO2在水中的分散沉降行为研究[J]. 陈金媛,方金凤,魏秀珍. 环境科学. 2013(10)
博士论文
[1]纳米氧化物颗粒的表面改性及其应用研究[D]. 刘华斌.湖南大学 2012
硕士论文
[1]Si3N4粉体表面改性与其在水中分散性能的研究[D]. 毕文娟.烟台大学 2018
[2]碳化硅粉体表面处理方法及其浆料流变性研究[D]. 赵娟.烟台大学 2016
[3]SiC微粉提纯工艺研究[D]. 茆福炜.苏州大学 2014
[4]超细SiC粉体的分散及其陶瓷材料的制备[D]. 姚瑶.武汉理工大学 2014
[5]高固含量低粘度碳化硅稳定浆料的制备及流变特性研究[D]. 宋丽岑.烟台大学 2014
[6]SiC粉体表面改性工艺研究[D]. 王瑞雨.烟台大学 2014
[7]重结晶碳化硅浆料的流变性研究[D]. 梁斌.沈阳大学 2012
[8]纳米碳化硅材料的制备及应用[D]. 和丽芳.山西大学 2011
[9]半导体制造用高纯超细碳化硅陶瓷粉体表面改性研究[D]. 李星.青海大学 2011
[10]几种典型水溶液分散体系的Zeta电位及其稳定性研究[D]. 刘明.武汉理工大学 2010
本文编号：3675826
【文章页数】：119 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 碳化硅(SiC)简介
1.2 碳化硅粉体的制备
1.3 碳化硅与其粉体表面的特性
1.3.1 碳化硅的基本性质
1.3.2 碳化硅粉体在水相中的特性
1.4 粉体分散的稳定机制
1.4.1 静电稳定机制
1.4.2 空间位阻稳定机制
1.4.3 静电位阻稳定机制
1.5 粉体表面改性方法
1.5.1 物理改性方法
1.5.2 化学改性方法
1.6 国内外研究进展
1.7 选题意义与研究内容
2 SiC粉体表面微观差异性对其浆料流变性产生的影响
2.1 引言
2.2 实验原料及仪器
2.3 实验方法
2.3.1 碳化硅悬浮液的制备
2.3.2 盐酸溶液除粉体中杂质
2.3.3 结合水实验
2.4 性能表征
2.4.1 分子结构分析(FTIR)
2.4.2 颗粒Zeta电位测试
2.4.3 粒度分布分析
2.4.4 流变性能测试
2.4.5 浆料稳定性分析
2.4.6 浆料分散性分析
2.5 结果与讨论
2.5.1 粉体表面官能团分析
2.5.2 Zeta电位分析
2.5.3 粉体粒度分布
2.5.4 浆料流变性能
2.5.5 结合水分析
2.5.6 浆料稳定性分析
2.5.7 浆料的分散性
2.6 小结
3 SiC粉体表面杂质离子去除工艺条件研究
3.1 引言
3.2 实验原料及试剂
3.3 实验方法
3.4 性能表征
3.4.1 颗粒Zeta电位测试
3.4.2 粒度分布
3.4.3 流变性能测试
3.4.4 浆料稳定性分析
3.4.5 浆料分散性分析
3.5 结果与讨论
3.5.1 Zeta电位分析
3.5.2 粉体粒度分布
3.5.3 浆料流变性能
3.5.4 浆料的分散性
3.5.5 对浆料稳定性的影响
3.6 小结
4 小分子有机物(乙酸)对SiC粉体表面改性研究
4.1 引言
4.2 实验原料及仪器
4.3 实验方法
4.3.1 预处理实验
4.3.2 不同条件乙酸改性实验
4.4 性能表征
4.4.1 分子结构分析(FTIR)
4.4.2 颗粒Zeta电位测试
4.4.3 粒度分布
4.4.4 流变性能测试
4.4.5 浆料稳定性分析
4.4.6 浆料分散性分析
4.5 结果与讨论
4.5.1 SiC粉体表面官能团分析
4.5.2 Zeta电位分析
4.5.3 粉体粒度分布
4.5.4 浆料流变性能
4.5.5 浆料的分散性
4.5.6 浆料稳定性分析
4.6 小结
5 SiC表面氧化物对其浆料流变性能的影响
5.1 引言
5.2 实验原料及仪器
5.3 实验方法
5.3.1 预处理实验
5.3.2 去除表面氧化物实验
5.4 性能表征
5.4.1 分子结构分析(FTIR)
5.4.2 颗粒Zeta电位测试
5.4.3 粒度分布
5.4.4 流变性能测试
5.4.5 浆料稳定性分析
5.4.6 浆料分散性分析
5.4.7 碳化硅形貌分析(TEM)
5.5 结果与讨论
5.5.1 SiC粉体表面官能团分析
5.5.2 Zeta电位分析
5.5.3 粉体粒度分布
5.5.4 浆料流变性能
5.5.5 浆料稳定性分析
5.5.6 浆料的分散性
5.5.7 粉体形貌表征
5.6 小结
6 腐植酸钠对SiC粉体表面改性的可能性
6.1 引言
6.2 实验原料及仪器
6.3 实验方法
6.3.1 预处理实验
6.3.2 腐植酸钠水热处理
6.4 性能表征
6.4.1 分子结构分析(FTIR)
6.4.2 颗粒Zeta电位测试
6.4.3 粒度分布
6.4.4 水体中有机物总含量分析(TOC)
6.4.5 流变性能测试
6.4.6 浆料稳定性分析
6.4.7 浆料分散性分析
6.4.8 碳化硅形貌分析(TEM)
6.5 结果与讨论
6.5.1 SiC粉体表面官能团分析
6.5.2 Zeta电位分析
6.5.3 粉体粒度分布
6.5.4 腐植酸钠附着牢固程度分析
6.5.5 浆料流变性能
6.5.6 浆料稳定性分析
6.5.7 浆料的分散性
6.5.8 粉体形貌表征
6.6 小结
7 TMAH表面吸附对SiC粉体及浆料流变性能研究
7.1 引言
7.2 实验原料及仪器
7.3 实验方法
7.3.1 预处理实验
7.3.2 TMAH水热处理
7.4 性能表征
7.4.1 分子结构分析(FTIR)
7.4.2 颗粒Zeta电位测试
7.4.3 粒度分布
7.4.4 流变性能测试
7.4.5 浆料稳定性分析
7.4.6 浆料分散性分析
7.5 结果与讨论
7.5.1 SiC粉体表面官能团分析
7.5.2 Zeta电位分析
7.5.3 粉体粒度分布
7.5.4 浆料流变性能
7.5.5 浆料稳定性分析
7.5.6 浆料的分散性
7.6 小结
8 结论与展望
8.1 结论
8.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
攻读硕士学位期间发表的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]分散剂反应直接凝固注模成型制备碳化硅陶瓷[J]. 干科,许杰,王正,鲁毓钜,王亚利,杨金龙. 稀有金属材料与工程. 2018(S1)
[2]碳化硅半导体材料应用及发展前景[J]. 贺东葛,王家鹏,刘国敬. 电子工业专用设备. 2018(03)
[3]新型高比表面积碳化硅的制备及其在多相催化中的应用进展[J]. 赵庆祝,宋焕巧,李鹤,赵铁剑,罗明生. 中国陶瓷. 2018(02)
[4]碳化硅陶瓷性能及研究进展[J]. 肖星火. 当代化工研究. 2017(10)
[5]溶胶凝胶原位成型陶瓷结合剂砂轮中碳化硅的改性[J]. 刘莹莹,万隆,王俊沙. 材料研究学报. 2017(09)
[6]腐殖酸钠对石英分散性能影响的机理研究[J]. 陈志友,冯其明,石晴. 非金属矿. 2017(04)
[7]酸碱处理对SiC粉体表面性质的影响研究[J]. 王永明,毕文娟,李家柱,殷军港. 硅酸盐通报. 2016(05)
[8]碳化硅半导体技术及产业发展现状[J]. 刘兴昉,陈宇. 新材料产业. 2015(10)
[9]纳米颗粒在水基础液中团聚机理及控制[J]. 莫子勇,吴张永,王娴,龙威,王娟. 材料导报. 2014(S1)
[10]nTiO2在水中的分散沉降行为研究[J]. 陈金媛,方金凤,魏秀珍. 环境科学. 2013(10)
博士论文
[1]纳米氧化物颗粒的表面改性及其应用研究[D]. 刘华斌.湖南大学 2012
硕士论文
[1]Si3N4粉体表面改性与其在水中分散性能的研究[D]. 毕文娟.烟台大学 2018
[2]碳化硅粉体表面处理方法及其浆料流变性研究[D]. 赵娟.烟台大学 2016
[3]SiC微粉提纯工艺研究[D]. 茆福炜.苏州大学 2014
[4]超细SiC粉体的分散及其陶瓷材料的制备[D]. 姚瑶.武汉理工大学 2014
[5]高固含量低粘度碳化硅稳定浆料的制备及流变特性研究[D]. 宋丽岑.烟台大学 2014
[6]SiC粉体表面改性工艺研究[D]. 王瑞雨.烟台大学 2014
[7]重结晶碳化硅浆料的流变性研究[D]. 梁斌.沈阳大学 2012
[8]纳米碳化硅材料的制备及应用[D]. 和丽芳.山西大学 2011
[9]半导体制造用高纯超细碳化硅陶瓷粉体表面改性研究[D]. 李星.青海大学 2011
[10]几种典型水溶液分散体系的Zeta电位及其稳定性研究[D]. 刘明.武汉理工大学 2010
本文编号：3675826
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3675826.html
