一種氮化硅陶瓷的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于工程陶瓷材料領域，涉及一種陶瓷的制備，具體涉及一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于包括如下步驟：a.將氮化硅粉、碳化硅粉、燒結助劑、表面活性劑、水和有機溶劑混合之后干燥；b.將步驟a得到的混合物加入碾磨機，進行粉碎操作，最后得到粉狀混合物；c.向由步驟b中得到的粉狀混合物中加入有機粘結劑和水，攪拌、混合；d．將由步驟C得到的混合物進行過濾，篩選；e．將步驟d得到的混合物料在135～150℃、15～18Mpa、ph值在7~9之間的時候，下注射成型，得到坯體。
【專利說明】一種氮化硅陶瓷的制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于工程陶瓷材料領域，涉及一種陶瓷的制備，具體涉及一種氮化硅陶瓷的制備方法。

【背景技術】
[0002]工程陶瓷，又叫氮化硅陶瓷或高強度陶瓷，是以硅粉為原料，分別采用反應燒結和熱壓兩種工藝方法制造而成。它幾乎具備了現(xiàn)代陶瓷家族中的一切長處，強度一般都很高，具有極其優(yōu)良的耐磨性和耐化學腐蝕，還是一種很好的電絕緣材料。
[0003]工程結構上使用的陶瓷稱為工程陶瓷，它主要在高溫下使用，也稱高溫結構陶瓷。這類陶瓷具有在高溫下強度高、硬度大、抗氧化、耐腐蝕、耐磨損、耐燒蝕等優(yōu)點，是空間技術、軍事技術、原子能、工業(yè)及化工設備等領域中的重要材料。
[0004]工程陶瓷有許多種類，但目前世界上研究最多，認為最有發(fā)展前途的是氯化硅、碳化硅和增韌氧化物三類材料。
[0005]陶瓷工作表面耐磨性是錳鋼的100倍以上，高鉻鑄鐵的20倍以上；比耐磨橡膠高幾倍至幾十倍以上。陶瓷金屬結合強度達到300kg/cm 2使用溫度可達500°C。使用耐磨陶瓷制造的設備，使用壽命可提高五倍以上，性能價格比可提高3倍以上。
[0006]在空間【技術領域】，制造宇宙飛船需要能承受高溫和溫度急變、強度高、重量輕且長壽的結構材料和防護材料，在這方面，結構陶瓷占有絕對優(yōu)勢。從第一艘宇宙飛船即開始使用高溫與低溫的隔熱瓦，碳-石英復合燒蝕材料已成功地應用于發(fā)射和回收人造地球衛(wèi)星。未來空間技術的發(fā)展將更加依賴于新型結構材料的應用，在這方面結構陶瓷尤其是陶瓷基復合材料和碳/碳復合材料遠遠優(yōu)于其他材料。
[0007]“氮化硅陶瓷”是以硅粉為原料，分別采用反應燒結和熱壓兩種工藝方法制造而成。第一種方法是，先把硅粉制作所需生坯，然后在1200°C的高溫中讓其與氮氣初步氮化。初步氮化了的毛坯經(jīng)過修制加工后，再放在1350-1450°C的高溫下進行第二次氮化，從而制出了氮化硅陶瓷。這種方法叫做反應燒結氮化硅。用這一方法制出的陶瓷器件有個特點，即不會收縮，精度很高。第二種方法是先把硅粉氮化做成氮化硅粉末，再加入少量的氧化鎂，置于模具里，在1700-180(TC的高溫下施加二、三百個大氣壓力熱壓而成。后者是氣孔率接近于零的致密陶瓷，前者則含有較多氣孔。
[0008]如中國專利申請:申請?zhí)枮?200810067548.2，申請名稱為:一種氮化硅陶瓷的制備方法及由該方法制備的氮化硅陶瓷，公開了一種氮化硅陶瓷注射成型方法，其氮化硅陶瓷注射成型的溫度為140°C之上。4、中國專利申請200810067548.2“一種氮化硅陶瓷的制備方法及由該方法制備的氮化硅陶瓷”公開了一種氮化硅陶瓷注射成型方法，其氮化硅陶瓷注射成型的溫度為140°C之上。
[0009]現(xiàn)有技術中的注射溫度一般都在140度之上，這樣對模具和坯體的損傷較大，并且高溫還會給環(huán)境帶來較大的污染。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了解決現(xiàn)有技術中的問題，本發(fā)明提供了一種氮化硅陶瓷的制備方法。
[0011]一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于包括如下步驟:
a.將氮化硅粉、碳化硅粉、燒結助劑、表面活性劑、水和有機溶劑混合之后干燥；
b.將步驟a得到的混合物加入碾磨機，進行粉碎操作，最后得到粉狀混合物；
c.向由步驟b中得到的粉狀混合物中加入有機粘結劑和水，攪拌、混合；
d.將由步驟C得到的混合物進行過濾，篩選；
e.將步驟d得到的混合物料在135~150°C、15~18Mpa、ph值在7、之間的時候，下注射成型，得到坯體。
[0012]所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟a.將氮化硅粉或碳化硅粉85~125份、燒結助劑16~32份、表面活性劑7~15份，水10-?5份，于有機溶劑中混合、干燥，其中，氮化硅粉或碳化硅粉、燒結助劑及表面活性劑的重量份數(shù)之和與有機溶劑與水的重量份數(shù)之比為1:3~1:6 ;所述步驟b.往由步驟a得到的混合物中加入碾磨機，進行粉碎操作，最后得到粉狀的混合物，所述步驟c.向由步驟b中得到的粉狀混合物中加入有機粘結劑11~25份和水10-15份，攪拌，混合；所述步驟d.將由步驟C得到的混合物進行過濾，篩選；所述步驟e.將步驟d得到的混合物料在135~150°C、15~18Mpa、ph值在7、之間的時候，下注射成型，得到坯體，優(yōu)選注射成型時間為4飛分鐘。
[0013]所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述氮化硅粉的粒徑為6~10 μ m,所述碳化娃粉的粒徑為5~15 μ m。
[0014]所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述燒結助劑選自氧化鋁、氧化鎂、鎂鋁尖晶石、氧化鈰、氧化釷、氧化鑭、氧化釤、氧化銩、氧化鋰或氧化鈣中的一種或多種。
[0015]所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述干燥溫度為 105 ~150°C。
[0016]所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述表面活性劑選自油酸、反油酸、液體蠟、硬脂酸、硬脂酸鹽或三聚甘油單硬脂酸酯中的一種或多種，所述有機粘結劑選自石蠟、白蠟、微晶石蠟、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚乙烯蠟或聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或多種。
[0017]具體的實施方式:
實施例1:
一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于包括如下步驟:
a.將氮化硅粉、碳化硅粉、燒結助劑、表面活性劑、水和有機溶劑混合之后干燥；
b.將步驟a得到的混合物加入碾磨機，進行粉碎操作，最后得到粉狀混合物；
c.向由步驟b中得到的粉狀混合物中加入有機粘結劑和水，攪拌、混合；
d.將由步驟C得到的混合物進行過濾，篩選；
e.將步驟d得到的混合物料在135~150°C、15~18Mpa、ph值在7、之間的時候，下注射成型，得到坯體。
[0018]所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟a.將氮化硅粉或碳化硅粉85~125份、燒結助劑16~32份、表面活性劑7~15份，水10-?5份，于有機溶劑中混合、干燥，其中，氮化硅粉或碳化硅粉、燒結助劑及表面活性劑的重量份數(shù)之和與有機溶劑與水的重量份數(shù)之比為1:3~1:6 ;所述步驟b.往由步驟a得到的混合物中加入碾磨機，進行粉碎操作，最后得到粉狀的混合物，所述步驟c.向由步驟b中得到的粉狀混合物中加入有機粘結劑11~25份和水10-15份，攪拌，混合；所述步驟d.將由步驟C得到的混合物進行過濾，篩選；所述步驟e.將步驟d得到的混合物料在135~150°C、15~18Mpa、ph值在
7、之間的時候，下注射成型，得到坯體，優(yōu)選注射成型時間為4飛分鐘。
[0019]所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述氮化硅粉的粒徑為6~10 μ m,所述碳化娃粉的粒徑為5~15 μ m。
[0020]所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述燒結助劑選自氧化鋁、氧化鎂、鎂鋁尖晶石、氧化鈰、氧化釷、氧化鑭、氧化釤、氧化銩、氧化鋰或氧化鈣中的一種或多種。
[0021 ] 所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述干燥溫度為 105 ~150°C。
[0022]所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述表面活性劑選自油酸、反油酸、液體蠟、硬脂酸、硬脂酸鹽或三聚甘油單硬脂酸酯中的一種或多種，所述有機粘結劑選自石蠟、白蠟、微晶石蠟、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚乙烯蠟或聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或多種。
[0023]實施例2:
一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于包括如下步驟:
a.將氮化硅粉、碳化硅粉、燒結助劑、表面活性劑、水和有機溶劑混合之后干燥；
b.將步驟a得到的混合物加入碾磨機，進行粉碎操作，最后得到粉狀混合物；
c.向由步驟b中得到的粉狀混合物中加入有機粘結劑和水，攪拌、混合；
d.將由步驟C得到的混合物進行過濾，篩選；
e.將步驟d得到的混合物料在135°C、15Mpa、ph值為7的時候，下注射成型，得到坯體。
[0024]所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟a.將氮化硅粉或碳化硅粉85份、燒結助劑16份、表面活性劑7份，水10份，于有機溶劑中混合、干燥，其中，氮化硅粉或碳化硅粉、燒結助劑及表面活性劑的重量份數(shù)之和與有機溶劑與水的重量份數(shù)之比為1:3 ;所述步驟b.往由步驟a得到的混合物中加入碾磨機，進行粉碎操作，最后得到粉狀的混合物，所述步驟c.向由步驟b中得到的粉狀混合物中加入有機粘結劑11份和水10份，攪拌，混合；所述步驟d.將由步驟C得到的混合物進行過濾，篩選；所述步驟e.將步驟d得到的混合物料在135°C、15Mpa、ph值為7的時候，下注射成型，得到坯體，優(yōu)選注射成型時間為4分鐘。
[0025]所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述氮化硅粉的粒徑為6 μ m,所述碳化娃粉的粒徑為5 μ m。
[0026]所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述燒結助劑選自氧化鋁、氧化鎂、鎂鋁尖晶石、氧化鈰、氧化釷、氧化鑭、氧化釤、氧化銩、氧化鋰或氧化鈣中的一種或多種。
[0027]所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述干燥溫度為105~150°C。所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述表面活性劑選自油酸、反油酸、液體蠟、硬脂酸、硬脂酸鹽或三聚甘油單硬脂酸酯中的一種或多種，所述有機粘結劑選自石蠟、白蠟、微晶石蠟、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚乙烯蠟或聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或多種。
[0028]實施例3:
一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于包括如下步驟:
a.將氮化硅粉、碳化硅粉、燒結助劑、表面活性劑、水和有機溶劑混合之后干燥；
b.將步驟a得到的混合物加入碾磨機，進行粉碎操作，最后得到粉狀混合物；
c.向由步驟b中得到的粉狀混合物中加入有機粘結劑和水，攪拌、混合；
d.將由步驟C得到的混合物進行過濾，篩選；
e.將步驟d得到的混合物料在150°C、18Mpa、ph值在為9的時候，下注射成型，得到坯體。
[0029]所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟a.將氮化硅粉或碳化硅粉125份、燒結助劑32份、表面活性15份，水15份，于有機溶劑中混合、干燥，其中，氮化硅粉或碳化硅粉、燒結助劑及表面活性劑的重量份數(shù)之和與有機溶劑與水的重量份數(shù)之比為1:6;所述步驟b.往由步驟a得到的混合物中加入碾磨機，進行粉碎操作，最后得到粉狀的混合物，所述步驟c.向由步驟b中得到的粉狀混合物中加入有機粘結劑25份和水15份，攪拌，混合；所述步驟d.將由步驟C得到的混合物進行過濾，篩選；所述步驟e.將步驟d得到的混合物料在150°C、18Mpa、ph值在為9的時候，下注射成型，得到坯體，優(yōu)選注射成型時間為5分鐘。
[0030]所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述氮化硅粉的粒徑為10 μ m,所述碳化娃粉的粒徑為15 μ m。
[0031 ] 所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述燒結助劑選自氧化鋁、氧化鎂、鎂鋁尖晶石、氧化鈰、氧化釷、氧化鑭、氧化釤、氧化銩、氧化鋰或氧化鈣中的一種或多種。
[0032]所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述干燥溫度為 105 ~150°C。
[0033]所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述表面活性劑選自油酸、反油酸、液體蠟、硬脂酸、硬脂酸鹽或三聚甘油單硬脂酸酯中的一種或多種，所述有機粘結劑選自石蠟、白蠟、微晶石蠟、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚乙烯蠟或聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或多種。
【權利要求】
1.一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于包括如下步驟: a.將氮化硅粉、碳化硅粉、燒結助劑、表面活性劑、水和有機溶劑混合之后干燥； b.將步驟a得到的混合物加入碾磨機，進行粉碎操作，最后得到粉狀混合物； c.向由步驟b中得到的粉狀混合物中加入有機粘結劑和水，攪拌、混合； d.將由步驟C得到的混合物進行過濾，篩選； e.將步驟d 得到的混合物料在135~150°C、15~18Mpa、ph值在7、之間的時候，下注射成型，得到坯體。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟a.將氮化硅粉或碳化硅粉85~125份、燒結助劑16~32份、表面活性劑7~15份，水10-?5份，于有機溶劑中混合、干燥，其中，氮化硅粉或碳化硅粉、燒結助劑及表面活性劑的重量份數(shù)之和與有機溶劑與水的重量份數(shù)之比為1:3~1:6 ;所述步驟b.往由步驟a得到的混合物中加入碾磨機，進行粉碎操作，最后得到粉狀的混合物，所述步驟c.向由步驟b中得到的粉狀混合物中加入有機粘結劑11~25份和水10-15份，攪拌，混合；所述步驟d.將由步驟C得到的混合物進行過濾，篩選；所述步驟e.將步驟d得到的混合物料在135~150°C、15~18Mpa, ph值在7、之間的時候，下注射成型，得到坯體，優(yōu)選注射成型時間為4飛分鐘。
3.根據(jù)權利要求1-2任一項所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述氮化硅粉的粒徑為6~10 μ m,所述碳化硅粉的粒徑為5~15 μ m。
4.根據(jù)權利要求1-3中任一項所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述燒結助劑選自氧化鋁、氧化鎂、鎂鋁尖晶石、氧化鈰、氧化釷、氧化鑭、氧化釤、氧化銩、氧化鋰或氧化鈣中的一種或多種。
5.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述干燥溫度為105~150°C。
6.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的一種氮化硅陶瓷的制備方法，其特征在于，在所述步驟a中，所述表面活性劑選自油酸、反油酸、液體蠟、硬脂酸、硬脂酸鹽或三聚甘油單硬脂酸酯中的一種或多種，所述有機粘結劑選自石蠟、白蠟、微晶石蠟、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚乙烯蠟或聚甲基丙烯酸甲酯中的一種或多種。
【文檔編號】C04B35/622GK104072151SQ201410287986
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權日:2014年6月25日
【發(fā)明者】付偉峰, 竇濤 申請人:中材高新成都能源技術有限公司