[发明专利]一种氮基耐磨陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷材料领域，特别涉及到一种氮基耐磨陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

氮基金属化合物是一种综合性能优良新型陶瓷材料，具有优良的热传导性，可靠的电绝缘性，低的介电常数和介电损耗，无毒以及与硅相匹配的热膨胀系数等一系列优良特性，被认为是新一代高集程度半导体基片和电子器件封装的理想材料，受到了国内外研究者的广泛重视。 氮基金属化合物相关的陶瓷及其陶瓷复合材料性能优异，然而过高的成本限制了它的实际应用，所以本发明工作工艺优化，组分配比优化，大幅度的降低了氮基陶瓷材料的制作成本，同时大幅度的提高了陶瓷材料的性能，使其在耐磨性和硬度方面有大幅度的提高，同时通过添加相关的组分是陶瓷制品获得了耐火性能。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种氮基耐磨陶瓷材料及其制备方法，通过采用特定原料进行组合，配合相应的生产工艺，得到的氮基耐磨陶瓷材料，其添加了氨基材料耐磨性能更好，硬度高，同时兼具耐火性能，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种氮基耐磨陶瓷材料，由下列重量份的原料制成：氮化硅2-8份、氮化硼3-6份、蒙脱石6-12份、硅藻土10-15份、磷灰石5-9份、硅灰石5-8份、石英砂1-3份、氧化锆1-4份、氧化镁4-6份、木质素磺酸钠2-5份、乙二醇二甲醚2-4份、丙三醇1-6份、氢氧化钠1-2份、分散剂1-4份、稳定剂2-5份、偶联剂1-2份。

优选地，所述分散剂为焦磷酸钠、正磷酸钠、酒石酸钠、硅酸钠中的一种或几种。

优选地，所述稳定剂为氯硅酸钠复合物、硬脂酸锂、苯甲酸钙、月硅酸钙中的任意一种。

优选地，所述偶联剂选自磷酸氨苄酯、双十六烷基硼酸异丙酯、乙烯基三乙氧基硅烷 、γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷 中的任意一种或几种。

所述的氮基耐磨陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）按照重量份称取各原料；

（2）将蒙脱石、硅藻土、磷灰石、硅灰石、石英砂加入管式炉内进行热处理，热处理温度为400-620℃，时间为25分钟，然后自然降温冷却至室温，静置30分钟;

（3）将氮化硅、氮化硼、氧化锆、氧化镁、木质素磺酸钠、步骤（2）的混合物加入球磨机，球磨机中球料比为15:1，球磨时间为3-5小时，球磨机的转速为100-200转/分钟；

（4）将步骤（3）的球磨粉碎物、乙二醇二甲醚、丙三醇、氢氧化钠、分散剂一起加入高速加压匀质机中，转速3000-5000转/分钟，压强为1-2MPa，混合搅拌20分钟；

（5）将步骤（4）的匀质混合物过筛分选，收集过筛混合物；

（6）将步骤（5）的过筛混合物、稳定剂、偶联剂注入模具中，在高温煅烧炉中进行加压成型，煅烧温度以8-10℃/分的升温速度升至780-860℃，然后在温度为780-860℃时保温60分钟，加压速度为0.05-0.1MPa/分，成型压力为2-5MPa；

（7）将步骤（6）的煅烧模型降至室温后，去模、脱蜡、放于氮气保温箱中养护2-4小时，即得成品。

优选地，所述筛孔径为200-300目。

优选地，所述保温箱温度为65-75℃。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

（1）本发明的氮基耐磨陶瓷材料，以蒙脱石、硅藻土、磷灰石、硅灰石、石英砂、氮化硅、氮化硼、氧化锆、氧化镁为主要成分，通过加入木质素磺酸钠、乙二醇二甲醚、丙三醇、氢氧化钠、分散剂、稳定剂、偶联剂，辅以加热处理、球磨粉碎、加压匀质、过筛分选、高温煅烧、去模脱蜡、养护成型等工艺，使得制备而成的氮基耐磨陶瓷材料，其添加了氨基材料耐磨性能更好，硬度高，同时兼具耐火性能，能够满足行业的要求，具有较好的应用前景。

（2）本发明的氮基耐磨陶瓷材料原料廉价、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。

具体实施方式

下面结合具体实施例对发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

（1）按照重量份称取氮化硅2份、氮化硼3份、蒙脱石6份、硅藻土10份、磷灰石5份、硅灰石5份、石英砂1份、氧化锆1份、氧化镁4份、木质素磺酸钠2份、乙二醇二甲醚2份、丙三醇1份、氢氧化钠1份、焦磷酸钠1份、氯硅酸钠复合物2份、磷酸氨苄酯1份；

（2）将蒙脱石、硅藻土、磷灰石、硅灰石、石英砂加入管式炉内进行热处理，热处理温度为400℃，时间为25分钟，然后自然降温冷却至室温，静置30分钟;