[发明专利]一种氮化硅多孔陶瓷材料快速固化成型的制备方法

说明书

本发明提供了一种氮化硅多孔陶瓷材料快速固化成型的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：S1、采用蛋白作为注模介质，将蛋白分散在去离子水中，随后加入氮化硅粉料、造孔剂和分散剂,搅拌均匀，真空脱泡，得氮化硅浆料；S2、在所述氮化硅浆料中加入聚乙烯醇，得陶瓷浆料；S3、将所述陶瓷浆料注入模具中，静置并加热固化，取出，干燥、烧结，得多孔氮化硅陶瓷。本发明方法工艺简单、环保，适于大规模工业化生产；相较于现有技术，本发明制备的多孔氮化硅陶瓷材料具有气孔孔径可控、气孔率可控的优异的性能且成品率得到了显著提高。

技术领域

本发明涉及多孔陶瓷材料制备技术领域，具体地，涉及一种氮化硅多孔陶瓷材料快速固化成型的制备方法。

背景技术

凝胶注模成型(Gel-casting)技术是快速固化成型技术中的一种，是由美国橡树岭国家实验室M.A.Jenny和O.O.Omatete教授等人首先发明的一种陶瓷净尺寸成型技术，是九十年代以来出现的一种最新的胶态成型工艺。该法是将陶瓷粉料分散于含有有机单体和交联剂的水溶液中制备出低粘度高固相体积分数的浓悬浮体，然后加入引发剂和催化剂，陶瓷粉料中的有机单体在交联剂、引发剂和催化剂的共同作用下，可以形成相互交联三维网状结构的高聚物，使浓悬浮体形成凝胶而原位固化，从而获得密度高、均匀性好、强度高的坯体。目前凝胶注模成型技术已广泛地应用于Al₂O₃、ZrO₂、SiC、AlN、Si₃N₄等氧化物或非氧化物的精密陶瓷体系。但是，由于目前采用的注模成型的原料主要是有毒的有机单体，因而该方法对环境保护和人体健康非常不利。

专利98119376.5提出了一种精密陶瓷部件的无毒性凝胶注模成型工艺，该工艺首先将海藻酸钠制备成水溶液，使其与陶瓷粉料相混，加入分散剂，混合后球磨，球磨后的浆料中加入凝固反应催化剂，真空下除泡，浆料即可注入模具中，将模具加入到一定温度，保温后脱模，即为陶瓷部件。

专利200510086725.8提供了一种复杂形状金属零部件的无毒性凝胶注模成型方法。采用价廉、无毒性的水溶性高分子聚合物烷基纤维素醚如甲基纤维素及其羟烷基改性衍生物羟乙基甲基纤维素(HEMC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)水溶液的热凝胶性质来实现凝胶注模成型。优点在于：可获得形状复杂、密度均匀、有机物含量少、不需专门脱脂工序的大尺寸坯体。

但是这些方法在制备的过程中，存在各种问题，如采用了海藻酸钠有机物就不可避免地带来了金属离子的污染，而采用高分子聚合物的热凝胶性质来凝胶注模，由于氮化硅在较高温度的水中会和水反应，从而在氮化硅陶瓷中引入过多的氧，从而降低了材料的性能，同时由于有机物的分解产生一些有害气体的污染，同样会给环境带来压力。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种氮化硅多孔陶瓷材料快速固化成型的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供一种氮化硅多孔陶瓷材料快速固化成型的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

S1、采用蛋白作为注模介质，将蛋白分散在去离子水中，随后加入氮化硅粉料、造孔剂和分散剂，搅拌均匀，真空脱泡，得氮化硅浆料；

S2、在所述氮化硅浆料中加入聚乙烯醇，得陶瓷浆料；

S3、将所述陶瓷浆料注入模具中，静置并加热固化，取出，干燥、烧结，得多孔氮化硅陶瓷。将浆料注入到具有特定形状的模具中，烧结得到具有所述特定形状的多孔氮化硅陶瓷。

优选地，步骤S1中，所述蛋白的用量为去离子水用量的1～5wt％。当蛋白用量低于1％时，浆料不能凝固，当高于5％时，烧结体的强度会降低。