[发明专利]一种氧化物结合氮化硅制品的制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及氮化硅陶瓷技术领域，具体是涉及一种氧化物结合氮化硅制品的制备方法。

 

背景技术

氮化硅（Si₃N₄）中的Si和N之间以强的共价键结合，所以熔点高、硬度高、强度高、结构稳定。氮化硅属于高温难熔化合物，且具有高温强度高、高温耐侵蚀性强、热膨胀系数低、导热性能好等优点，是一种非常优良的耐高温陶瓷材料。

氮化硅通常在1900℃以上会升华分解，不会产生液相，很难烧结成制品，因此人们通常在氮化硅中加入助烧结剂对氮化硅进行烧结。尽管如此，也需要施加特殊的手段才能烧结成氮化硅陶瓷制品，如反应烧结、热压烧结、压力烧结、气氛保护等等。概括来说，就是氮化硅只有在高温（1800℃以上）和高压条件下才能达到良好的烧结。

 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生产工序简单、生产装备简单、生产效率高的氧化物结合氮化硅制品的制备方法，

本发明的氧化物结合氮化硅制品的制备方法，借鉴于氧化物结合碳化硅制品的生产工艺技术，在氮化硅中加入容易产生液相的氧化物，在高温下通过产生液相使氮化硅达到烧结。具体包括以下步骤：

a）、配料

原料及其配比（重量百分比）如下：

Si₃N₄       70~80%

氧化物     20~30%

外加占Si₃N₄和氧化物重量3~5%的结合剂；

其中，氧化物为二氧化硅微粉、粘土粉或莫来石粉的任意一种；

b）、混料

将上述配比的原料在搅拌机中混合均匀；

c）、成型

将制得的混合料在液压机上压制成型，成型压力为100~120MPa；

d）、干燥

将压制的坯体在干燥箱中经80~100℃×6~10小时干燥；

e）、烧成

将干燥的坯体装入高温窑炉中，经1350~1450℃烧结，保温6~10小时。

进一步，所述Si₃N₄为氮化硅含量为95~98%、粒度小于325目的氮化硅粉。

进一步，所述二氧化硅微粉粒度小于3000目。

进一步，所述粘土粉粒度小于325目。

进一步，所述莫来石粉粒度小于325目。

进一步，所述结合剂为水玻璃、硅溶胶、纸浆废液的任意一种。

本发明的氧化物结合氮化硅陶瓷制品的制备工艺具有以下特点：

1）、所添加的氧化物对化学纯度、颗粒细度等性能没有严格要求；

2）、成型可以按普通陶瓷制品的成型方法；

3）烧成温度在1450℃以下；

4）常压烧结，不需要专用烧成装置；

5）不需要气氛保护。

需说明的是，尽管本发明制备的氧化物结合氮化硅陶瓷制品的理化性能、高温力学性能及高温热学性能没有用特殊手段烧结的氮化硅制品那样优良，但生产工序简单、生产装备简单、生产效率很高，使得生产成本非常低。因此具有广阔的推广应用领域和市场前景。

 

具体实施方式

a）、配料；原料及配比见表1。

表1

b）、混合：按表1配比将原料在搅拌机中混合均匀。

c）、成型：将混合料装入木模或金属模具中在震动压力机上成型成坯体，成型压力见表2。

d）、干燥：将成型坯体放入干燥箱或干燥路中干燥，干燥温度见表2。

e）、烧成：将干燥的坯体装入高温窑炉中烧结，烧结温度见表2。

表2

所制备的莫来石轻质保温砖的性能指标见表3。

 

表3