[發明專利]表面性質改進的具有含氮基質的燒結陶瓷產品

有效

• 申請號: 200680045000.7
• 申請日: 2006-10-27
• 公開（公告）號: CN101321716A
• 公開（公告）日: 2008-12-10
• 發明（設計）人: E·若熱;F·魯萊;J·舍恩納萊赫
• 申請（專利權）人: 圣戈班歐洲設計研究中心
• 主分類號: C04B41/85
• 分類號: C04B41/85;C04B35/65
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 張力更

技術領域

本發明涉及包含由含氮基質粘結的顆粒材料(granulat)的燒結 陶瓷產品及其制造方法。

背景技術

含氮基質的存在意味著要通過反應性燒結進行制造。通常由氮氣 氛供應的氮隨后在燒結過程中反應以形成含氮基質，例如由SiAlON 制成，其充當顆粒材料(例如碳化硅、SiAlON或氧化鋁)的粘結劑。 在下列描述中，這些產品被稱作“含氮基質”材料。

具有含氮基質的燒結產品應該與通過非反應性燒結，例如通過燒 結Si₃N₄和BN粉末的混合物制成的產品加以區別。在非反應性燒結法 中，由原材料供應的氮在燒結過程中幾乎或完全不反應，常使用石灰 (CaO)或氧化鎂(MgO)促進燒結。非反應性燒結造成顆粒的聚結而 不產生粘結性基質。非反應性燒結比反應性燒結昂貴。此外，其產生 在燒結時具有更大收縮的產品。

具有含氮基質的燒結產品也應該與不含顆粒的產品加以區別。這 些后一類產品的性質通常相當不同，特別是在其熱導率和耐蝕性方面。

具有氮化硅或SiAlON的含氮基質的耐火產品例如描述于如下文 獻中：US?2,752,258、EP?0?153?000、或者US?4,533,646，其公開了 通過燒制氣氛與混合物的組分，特別是與硅和氧化鋁粉末反應而原位 形成的氮化物所粘結的剛玉基產品。這些產品也從公開了SiAlON型產 品的US4,243,621中獲知或從US4,038,092中獲知。為了改進具有含 氮基質的氮化硅產品的機械強度，US?4,038,092提議用氧化鋁浸漬燒 結產品的表面并在氮氣氛中燒制。這導致產生SiAlON表面層，其增強 了燒結產品的強度。

但是，具有含氮基質的燒結陶瓷材料，特別是具有氮化硅或 SiAlON基質的那些材料形成或多或少結晶的結構，其為有些伸長或針 狀的形狀，通常具有0.1至2微米的直徑和最多大約1000微米的長度。 這些粒子結構在制成的部件表面上形成連續或不連續并且不太粘著性 的粉塵層(poussiéreuse)。這種粉塵層造成一些問題，特別是在與 接合水泥的粘著方面。其還會引起部件氧化，并在某些條件下造成加 速腐蝕的現象。最后，這種粉塵層可能或多或少規律的并可能隨部件 而變，并產生顏色變化，這是不合乎用戶要求的。

為了解決這些問題，有時在燒制后刷拭部件。但是這種操作耗時 且昂貴。

因此需要表面性質改進的具有含氮基質的燒結陶瓷產品，其可以 通過比現有技術便宜的方法制成。

發明內容

本發明的目的是滿足此需求。根據本發明，借助于包含由含氮基 質粘結的顆粒材料的燒結陶瓷產品實現這個目的，顯著的是，在產品 的表面層中存在至少一種選自鈣和硼的防塵劑，在所述表面層中所述 防塵劑總體的質量比率高于在所述層下測得的相應比率。

“在表面層下”是指產品中緊接在表面層下延伸的區域。優選地， 這個區域在表面層下延伸最多5厘米，優選最多500微米。換言之， 為了確定在表面層下的防塵劑質量比率是否小于該層中的相應比率， 則比較表面層中和緊接在表面層下延伸的厚度最多5厘米，優選最多 500微米的層中的防塵劑的平均比率。

在本發明的一個實施方案中，表面層中的防塵劑比率高于在此表 面層下的產品任意點所測量的相應比率，也就是說，“在表面層下” 的區域包含除表面層外的整個產品。

產品的“表面層”與“在表面層下”的區域之間的邊界由下述這 樣的深度確定：從該深度開始，在從產品表面向中心進入的方向上， 防塵劑的比率基本保持不隨深度而變，這個比率應當在該邊界之后的 至少500微米內保持恒定。根據本發明，防塵劑的比率因而穩定到小 于在表面層中平均所測值的數值。

產品的所謂“表面層”是指這個產品中從其表面延伸到這個邊界 的外圍部分。在防塵劑沉積在坯件上的情況下，表面層對應于從產品 表面直到所沉積防塵劑可能的擴散區末端所延伸的區域。

盡管對此現象目前還不可能進行理論解釋，但本發明人已經意外 地發現，由例如在坯件上沉積引起的鈣和/或硼在燒結的含氮產品表面 的存在顯著地降低了未粘著到該產品上的粒子比率。因而此后不再需 要刷拭燒結產品。

表面層優選地在產品的整個表面上延伸，但也可以僅在其一部分 上延伸。

本發明的燒結產品還優選具有一個或多個以下的任選特征：