[发明专利]一种氮化硅-石英空心球陶瓷及制备方法

说明书

本发明公开了一种氮化硅‑石英空心球陶瓷及制备方法，属于氮化硅陶瓷技术领域，包括以下组份(质量份数)：氮化硅粉体80‑90份，稀土氧化物粉体5‑10份，石英粉体5‑10份，所述的石英粉体为石英空心粉体，氮化硅‑石英空心球陶瓷制备方法利用石英空心球与氮化硅反应，生长为长径比较大的长柱状晶体，本发明的有益效果是：具有低密度、高气孔率、耐高温、高强度、介电常数低以及介质损耗小等特性，长径比较大的长柱状晶体，制备的材料具有实质性的优势，密度仅为1.45‑1.65g/cm³，强度可达≥70MPa，介电常数为：2.5‑3.5，介电损耗≤0.003。

技术领域：

本发明属于氮化硅陶瓷技术领域，更具体地涉及氮化硅-石英空心球陶瓷及制备方法。

背景技术：

氮化硅既是优良的高温结构材料，又是新型的陶瓷材料，有“全能冠军”之称。而多孔氮化硅陶瓷兼有氮化硅和多孔陶瓷两者的优异性，除了具有高比强、高比模、抗氧化、耐高温等优点外，还具有密度低，介电性能优良等特性。

目前，多孔氮化硅陶瓷材料分为泡沫结构、添加造孔剂的通孔结构、纳米柱状晶结构及闭孔结构。泡沫结构、添加造孔剂的通孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料在制备过程中由于使用有机添加剂而容易存在残炭的现象，而且材料中气孔率大于50％后，材料的强度很低，不能满足使用要求。闭孔结构的多孔氮化硅陶瓷材料制备过程较难，工艺不好控制。纳米孔柱状晶结构的多孔氮化硅陶瓷材料气孔率很难达到50％以上。

专利号为CN101591191A的国家发明专利公开了一种氧化锆增强氮化硅/石英基陶瓷复合材料及其制备方法，利用了石英粉、氮化硅粉等，压制成型制成素坯，在氮气气氛保护下无压烧成。宽耐温性、耐烧蚀性好，并且具有良好的力学性能和介电性能，强度大。但是由于石英粉反应后并不能留下较大尺寸的空隙，整体材料气孔率较低。

发明内容：

为解决上述问题，克服现有技术的不足，本发明提供了一种氮化硅-石英空心球陶瓷及制备方法，解决的

第一个技术问题是：石英粉反应后并不能留下较大尺寸的空隙，整体材料气孔率较低；

第二个技术问题是：石英粉粒度小反应活性大，与氮化硅容易形成玻璃相，相同容积下，石英粉的添加量越大越容易产生玻璃相，而玻璃相的产生会破坏长柱状晶体，进而影响介电性能；

第三个技术问题是：玻璃相的产生影响长柱状晶体的长径比，插接效果较差，气孔率降低。

本发明解决上述技术问题的具体技术方案为：氮化硅-石英空心球陶瓷，包括以下组份(质量份数)：氮化硅粉体80-90份，稀土氧化物粉体5-10份，石英粉体5-10份。

进一步的，所述的石英粉体为石英空心粉体。

进一步的，所述组份还添加有增塑剂。

进一步的，所述增塑剂为聚乙烯醇。

进一步的，所述氮化硅粉体的α相含量大于95％(重量百分比)，铁含量小于0.5％(重量百分比)。

进一步的，所述石英空心粉比率大于90％，空心球粉体粒径为10-30μm，空心球壁厚0.3-1μm，抗压强度大于50MPa。

进一步的，所述稀土氧化物粉体是氧化钇或氧化镧或氧化钐的一种或两种以上的混合物。

一种氮化硅-石英空心球陶瓷制备方法，根据所述组份制备，包括如下步骤：

步骤一.将物料氮化硅粉体、稀土氧化物粉体、石英空心粉体，以酒精作为介质溶液混合，物料与酒精比例为1：(1-2)，并添加增塑剂溶液；加热搅拌至溶液无流动性、烘干；

步骤二.混合料含水率控制在3-7％范围内取出，过50目筛后预压；