[發(fā)明專利]一種高致密長(zhǎng)壽命的氮化硅陶瓷材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910077286.2
• 申請(qǐng)日: 2009-01-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101538161A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張偉儒;孫峰;陳波;茹敏超;騰祥紅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京中材人工晶體有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/584
• 分類號(hào): C04B35/584
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 郭廣迅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氮化硅陶瓷材料，特別涉及一種高致密、長(zhǎng)壽命的氮化硅陶瓷材料以及用于制備該氮化硅陶瓷材料的組合物。?

背景技術(shù)

氮化硅陶瓷球具有高強(qiáng)度、高剛度、比重輕、耐磨損、耐腐蝕、耐冷熱沖擊、自潤(rùn)滑免維護(hù)以及電絕緣等優(yōu)異性能，是目前制造各類精密陶瓷軸承的首選軸承球。氮化硅陶瓷球還可以作為閥球、測(cè)量球、研磨球而廣泛應(yīng)用于航空、航天、機(jī)械和化工等領(lǐng)域。?

氮化硅陶瓷球的種類多種多樣，例如R·L·耶克利發(fā)明的“具有高疲勞壽命的氮化硅軸承球”(CN1143944)；張培志發(fā)明的“一種大尺寸陶瓷球的制備方法”(CN101125755A)，其中都采用了昂貴的熱等靜壓(HIP)燒結(jié)工藝，并且軸承球的后期加工成本高；張寶林公開(kāi)的“用于軸承球的塞隆陶瓷及其制備方法”(CN1270944)采用氣壓燒結(jié)雖然可以降低生產(chǎn)成本，近凈尺寸燒結(jié)氮化硅軸承球，但其采用較多的Y₂O₃、Al₂O₃、AlN，造成氮化硅材料性能降低，室溫?cái)嗔秧g性僅為5.5～6.2MPa·m^1/2，強(qiáng)度僅為607～756MPa，限制了氮化硅陶瓷球在高轉(zhuǎn)速、大載荷環(huán)境下的使用。?

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種高致密、長(zhǎng)壽命的氮化硅陶瓷材料，以及用于制備該氮化硅陶瓷材料的組合物。?

用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的技術(shù)方案如下：?

一種氮化硅陶瓷材料，其晶相包含Si、N、Al、Y和O元素，以及一種或多種選自Zr、Ce、Sm和La的元素，按氮化硅陶瓷材料的總重量計(jì)，氮化硅的含量為85～98％(重量)；Al的含量為0.5～6％(重量)，優(yōu)選為0.5～3.5％(重量)；Y的含量為1～5％(重量)，優(yōu)選為1～2.5％(重量)；Zr的含量為1～5％(重量)，優(yōu)選為2～3％(重量)；Ce的含量為0.5～2％(重量)，優(yōu)選為0.5～1％(重量)；Sm的含量為0.5～2％(重量)，優(yōu)選?為0.5～1％(重量)；La的含量為0.5～2％(重量)，優(yōu)選為1～1.5％(重量)。?

在上述氮化硅陶瓷材料中，Al、Y、Zr、Ce、Sm和La均以多元氧化物的形式存在。?

上述氮化硅陶瓷材料優(yōu)選為氮化硅陶瓷球。氮化硅陶瓷球可以用作軸承球、研磨球、閥球或測(cè)量球，優(yōu)選用作軸承球。?

一種用于制備氮化硅陶瓷材料的組合物，該組合物包含氮化硅，含釔化合物，含鋁化合物，以及一種或多種選自含鋯化合物、含鈰化合物、含釤化合物和含鑭化合物的化合物，按組合物的總重量計(jì)，氮化硅的含量為85～98％(重量)；含鋁化合物的含量為0.5～6％(重量)，優(yōu)選為0.5～3.5％(重量)；含釔化合物的含量為1～5％(重量)，優(yōu)選為1～2.5％(重量)；含鋯化合物的含量為1～5％(重量)，優(yōu)選為2～3％(重量)；含鈰化合物的含量為0.5～2％(重量)，優(yōu)選為0.5～1％(重量)；含釤化合物的含量為0.5～2％(重量)，優(yōu)選為0.5～1％(重量)；含鑭化合物的含量為0.5～2％(重量)，優(yōu)選為1～1.5％(重量)。?

在上述組合物中，所述含釔化合物選自釔的氧化物、釔的氫氧化物和釔的硝酸鹽中的一種或多種；所述含鋁化合物選自鋁的氧化物、鋁的氫氧化物和鋁的硝酸鹽中的一種或多種；所述含鋯化合物選自鋯的氧化物、鋯的氫氧化物和氧氯化鋯中的一種或多種；所述含鈰化合物選自鈰的氧化物、鈰的氫氧化物和鈰的硝酸鹽中的一種或多種；所述含釤化合物選自釤的氧化物、釤的氫氧化物和釤的硝酸鹽中的一種或多種；含鑭化合物選自鑭的氧化物、鑭的氫氧化物和鑭的硝酸鹽的一種或多種。?