[发明专利]一种基于核桃壳制备多孔氮化硅陶瓷的方法

权利要求书

1.一种基于核桃壳制备多孔氮化硅陶瓷的方法，其特征在于，所述多孔氮化硅陶瓷的原料按质量份数配比如下：氮化硅粉末60~100份、核桃壳粉末5~50份、烧结助剂1~20份、粘结剂10~50份，所述氮化硅粉末是通过煅烧稻壳得到稻壳灰，将稻壳灰直接氮化制得氮化硅，破碎后通过不同目数的分级筛，获得粒径范围为1~50μm、60~150μm、160~500μm的氮化硅粉末。

2.根据权利要求1所述的一种基于核桃壳制备多孔氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：所述烧结助剂为氧化钇、氧化镁、氧化铈其中的一种或任意几种的组合。

3.根据权利要求1所述的一种基于核桃壳制备多孔氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛(PVB)溶液。

4.根据权利要求1所述的一种基于核桃壳制备多孔氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

第一步：将核桃壳洗净置于干燥箱内烘干至恒重，破碎后通过不同目数的分级筛，筛分出不同的粒径大小的核桃壳粉末；

第二步：洗净稻壳，在浓度为5~15%的稀盐酸中浸泡一个月，溶解有机质及杂质离子，再于稀盐酸中煮沸5~6次，每次20min，用蒸馏水洗净后烘干；

第三步：取稻壳置于烧结炉中，煅烧处理得到稻壳灰，将稻壳灰放入气氛烧结炉中，通入氮气，生成氮化硅，破碎后通过不同目数的分级筛，得到不同规格的氮化硅粉末；

第四步：按质量份将60~100份氮化硅粉末、5~50份核桃壳粉末、1~20份烧结助剂、10~50份PVB溶液按配方称量好，分散于无水乙醇溶液，以氮化硅球为球磨介质，球磨得到陶瓷浆料；

第五步：将第四步得到的浆料取出后烘干，研磨过筛，得到陶瓷粉体；

第六步：将第五步得到的陶瓷粉体通过干压成型的方式压制成素坯；

第七步：将素坯按如下条件进行烧结：加入氮气气氛，通入的氮气流量为3~5L/min，在300~400℃下保温0.5~2 h，升温至500~650℃，排胶2~4 h，继续升温至1600~1900℃，保温时间为1~5 h，降温至700℃后自然冷却至室温，得到多孔氮化硅陶瓷材料。

5.根据权利要求4所述的基于核桃壳制备多孔氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：所述第三步中煅烧过程的温度为500~600℃，时间为0.5~2h；直接氮化时通入的氮气流量为3~5L/min，烧结温度1000~1300℃。

6.根据权利要求4所述的基于核桃壳制备多孔氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：所述第四步中氮化硅粉末、核桃壳粉末、烧结助剂、PVB溶液的总质量与无水乙醇溶液的质量比为1:2~5；混合过程的氮化硅球与氮化硅粉末、核桃壳粉末、烧结助剂、PVB溶液的总质量比为1~5:1，转速为200~400r/min，球磨时间为5~20h。

7.根据权利要求4所述的基于核桃壳制备多孔氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：所述第五步中干燥过程为真空干燥，温度为40~60℃。

8.根据权利要求4所述的基于核桃壳制备多孔氮化硅陶瓷的方法，其特征在于：所述第六步中干压成型的压力为2~10MPa，保压时间为0~30s。