[发明专利]一种氮化硅陶瓷金属化材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机材料技术领域，具体涉及一种氮化硅陶瓷金属化材料及其制备方法。

背景技术

目前，氮化硅复合陶瓷发热体采用银铜钎料高频钎焊的方法或纯铜钎料真空钎焊的方法焊接引线，其焊接方式是直接与氮化硅陶瓷进行焊接，存在的缺陷是，焊接的钎料没有对氮化硅陶瓷材料润湿，更未与氮化硅陶瓷形成界面结合，再加之钎焊材料与陶瓷材料的膨胀系数不匹配，在高温环境下，焊点易撕裂、松动，导致接触不良，影响氮化硅复合陶瓷发热体的使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种对氮化硅陶瓷润湿好，界面结合牢固，避免直接与氮化硅陶瓷进行焊接且焊接效果好的氮化硅陶瓷金属化材料及其制备方法与应用。

本发明采取的技术方案如下：

一种氮化硅陶瓷金属化材料，主要由以下重量百分比的原料制成：Cr粉10～18％、Ce粉11～15％、La粉0.5～1％、Cu粉10～13％、Ti粉11～22％、Zn粉5～9％、Al粉1～2％、Si粉0.5～2％、C粉0.2～4％、余量为氮化硅陶瓷粉。

进一步的，主要由以下重量百分比的原料制成：Cr粉12～15％、Ce粉12～13％、La粉0.6～0.8％、Cu粉11～12％、Ti粉14～18％、Zn粉6～8％、Al粉1.3～1.8％、Si粉0.8～1.5％、C粉1～2％、余量为氮化硅陶瓷粉。

进一步的，各粉状原料的粒度如下：Cr粉2.5～3.5μm；Ce粉2.5～3.5μm；La粉2.5～3.5μm；Cu粉2.5～3.5μm；Ti粉3～5μm；Zn粉3～5μm；Al粉2.5～3.5μm；Si粉2.5～3.5μm；C粉3～5μm；氮化硅陶瓷粉0.5～1.5μm。

如上所述的氮化硅陶瓷金属化材料的制备方法，步骤如下：先按预定比例称取各组分原料，然后装入到以乙醇为球磨介质的球磨机中，球磨65～75小时；将球磨后的粉料真空干燥，干燥温度55～65℃，时间为7～8小时，干燥至粉料中乙醇含量≤1wt％，过80-100目筛，即得。

本发明在氮化硅陶瓷材料中添加了Cr和La、Ce等金属材料，使得氮化硅陶瓷耐受更高的温度，可以在700～750℃乃至更高温度的环境下长期使用。锆与空气接触形成氧化锆保护层，其表面的抗氧化性能得到大大提高。利用本发明的氮化硅陶瓷金属化材料制成的氮化硅陶瓷表面金属化层与氮化硅陶瓷润湿好，可形成牢固的界面结合，有效解决了氮化硅陶瓷之间、氮化硅陶瓷与金属之间的封接问题，且结合面抗拉强度可达到180MPa，适用范围更广。

具体实施方式

以下将结合实施例来详细说明本发明的实施方式，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

氮化硅陶瓷金属化材料的主要原料及重量百分比如下：Cr粉10％、Ce粉11％、La粉0.5％、Cu粉10％、Ti粉11％、Zn粉5％、Al粉1％、Si粉0.5％、C粉0.2％、余量为氮化硅陶瓷粉。

制备方法：将各原料按上述比例装入到以乙醇为球磨介质的球磨机中，球磨70小时；将球磨后的粉料真空干燥至粉料中乙醇含量≤1wt％，，干燥温度60℃，时间为7～8小时，然后过80-100目筛，即得。

实施例2

氮化硅陶瓷金属化材料的主要原料及重量百分比如下：Cr粉14％、Ce粉13％、La粉0.8％、Cu粉12％、Ti粉16％、Zn粉7％、Al粉1.5％、Si粉1.4％、C粉2％、余量为氮化硅陶瓷粉。

制备方法：将各原料按上述比例装入到以乙醇为球磨介质的球磨机中，球磨70小时；将球磨后的粉料真空干燥至粉料中乙醇含量≤1wt％，，干燥温度60℃，时间为7～8小时，然后过80-100目筛，即得。

实施例3

氮化硅陶瓷金属化材料的主要原料及重量百分比如下：Cr粉18％、Ce粉15％、La粉1％、Cu粉13％、Ti粉22％、Zn粉9％、Al粉2％、Si粉2％、C粉4％、余量为氮化硅陶瓷粉。

制备方法：将各原料按上述比例装入到以乙醇为球磨介质的球磨机中，球磨70小时；将球磨后的粉料真空干燥至粉料中乙醇含量≤1wt％，，干燥温度60℃，时间为7～8小时，然后过80-100目筛，即得。

对实施例1-3烧成的金属化氮化硅陶瓷管进行抗拉强度检测，其检测方法如下：