碳化硅陶瓷是近二十年才发展起来的新型材料，由于其高强度，高硬度，耐腐蚀，耐高温性能，被广泛应用于航空，航天，冶金，微电子，电力等领域。

用于制造碳化硅陶瓷的原料---碳化硅微粉，主要以人工合成为主，其粉体形状一般都不太规则，有长棒状，片状和不规则状的粉体。随着粉体工程的日益增长和不断进步，碳化硅粉体的形状根据各种陶瓷材料的应用进行了细致划分，得到特定的形貌。有研究表明在改善颗粒增强金属基材料的塑形和韧性的途径与机理中，尖锐化的碳化硅粉体颗粒导致陶瓷材料内的应变集中和颗粒尖端断裂的可能性加剧，钝化后的球形碳化硅颗粒对陶瓷基复合材料的高温力学性能有很大的提高。

本文旨在介绍现有关于碳化硅粉体整形工艺的研究，探讨各种工艺的可行性。现有研究关于碳化硅粉体整形工艺有:机械研磨法，氧化腐蚀结合研磨工艺，气流磨法 。

图1 硅微粉整形工艺

1、机械研磨工艺

在粉体工程中机械研磨主要用于粉体的粉碎，而用于粉体的整形的研磨破碎作用力不能太强，否则会把粉体颗粒破碎，导致颗粒整形失败。通过调整研磨工艺参数，使碳化硅粉体颗粒在磨机里发生软磨擦，把颗粒的不规则部分研磨掉。

图2 碳化硅整形前后的SEM图（洛阳启星供图）

常用的整形工艺设备有：齿传动卧式球磨机，搅拌磨等，其中球磨整形的具体机理如图所示：

图3球磨机的工作状态

根据上图分析可知，对粉体颗粒起到破碎作用基本是以泻落和抛落的形式，因此利用该方法对颗粒整形应该尽可能少设备对物料颗粒的破碎作用，增加研磨介质与碳化硅粉体颗粒之间的研磨作用，以此方式实现对碳化硅粉体颗粒进行整形。

研究表明应用机械研磨工艺整形粉体受以下工艺参数影响：磨机的转速，研磨介质的填充，研磨介质与物料的配比，研磨介质的尺寸，浆体的固含和研磨时间等。整个过程通过调整各个工艺参数，一方面保证粉体颗粒不破碎，另一方面通过研磨慢慢把碳化硅粉体颗粒的不规则部分磨掉。

2、氧化腐蚀结合研磨工艺

这种工艺原理：先通过高温把碳化硅颗粒的不规则的部分先进行氧化处理，然后再用机械研磨技术采用适当的工艺参数达到预期的整形的目的。

步骤一：碳化硅氧化处理

碳化硅本身是非氧化物材料，在高温下会发生氧化反应，其氧化方式分为惰性氧化和活性氧化。

1）惰性氧化：在高温的情况下，碳化硅颗粒表面会形成一层很薄，致密，粘结牢固的二氧化硅薄膜，氧分子在这层膜中的扩散系数很小，最终导致碳化硅氧化速度非常缓慢。其反应式如下：

表层的碳化硅变成二氧化硅使颗粒的净重增加

2 ）活性氧化：在高温和高氧压的情况下，碳化硅颗粒表面会生成挥发性的不致密的氧化物一氧化硅，由于其挥发性使碳化硅颗粒表面不能形成致密的二氧化硅薄膜，促使氧化速度加快。其反应式如下：

SiC(s)+O₂(g)=SiO(g)+CO(g)

步骤二：氢氧化钠腐蚀工艺

不规则的碳化硅粉体惰性氧化处理，其棱角部分被完全氧化后，利用氢氧化钠或者氢氟酸腐蚀，把粉体颗粒不规则的部分腐蚀掉。其反应式如下：

SiO₂+2NaOH=Na₂SiO₃+H₂O

该反应一般需要加热才能进行。氢氧化钠一般在高温或水溶液的情

况下与二氧化硅反应

步骤三：机械研磨

将腐蚀后的碳化硅颗粒再进行研磨处理，得出球型度高的碳化硅

颗粒。

3. 流化床气流磨

利用气流磨对碳化硅粉体颗粒进行整形，其原理与机械研磨相似，控制气流破碎的粉碎强度，通过颗粒之间碰撞，磨擦，磨削作用进行整形，去除颗粒的棱角边，可获得球形化极好的微粉。 工艺控制参数：空气入口压力，粉碎腔的气固浓度，粉体在粉碎腔的停留时间，磨腔内结构等。

作者：Merton