[發(fā)明專利]一種氧化物結(jié)合氮化硅制品的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210000059.1
• 申請日: 2012-01-01
• 公開（公告）號: CN102757225A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張拯;雷復(fù)興;孫學(xué)義;劉廣彬
• 申請（專利權(quán)）人: 洛陽北苑特種陶瓷有限公司
• 主分類號: C04B35/584
• 分類號: C04B35/584;C04B35/622
• 代理公司: 洛陽市凱旋專利事務(wù)所 41112
• 代理人: 陸君

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氮化硅陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種氧化物結(jié)合氮化硅制品的制備方法。

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背景技術(shù)

氮化硅（Si₃N₄）中的Si和N之間以強(qiáng)的共價(jià)鍵結(jié)合，所以熔點(diǎn)高、硬度高、強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。氮化硅屬于高溫難熔化合物，且具有高溫強(qiáng)度高、高溫耐侵蝕性強(qiáng)、熱膨脹系數(shù)低、導(dǎo)熱性能好等優(yōu)點(diǎn)，是一種非常優(yōu)良的耐高溫陶瓷材料。

氮化硅通常在1900℃以上會(huì)升華分解，不會(huì)產(chǎn)生液相，很難燒結(jié)成制品，因此人們通常在氮化硅中加入助燒結(jié)劑對氮化硅進(jìn)行燒結(jié)。盡管如此，也需要施加特殊的手段才能燒結(jié)成氮化硅陶瓷制品，如反應(yīng)燒結(jié)、熱壓燒結(jié)、壓力燒結(jié)、氣氛保護(hù)等等。概括來說，就是氮化硅只有在高溫（1800℃以上）和高壓條件下才能達(dá)到良好的燒結(jié)。

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發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種生產(chǎn)工序簡單、生產(chǎn)裝備簡單、生產(chǎn)效率高的氧化物結(jié)合氮化硅制品的制備方法，

本發(fā)明的氧化物結(jié)合氮化硅制品的制備方法，借鑒于氧化物結(jié)合碳化硅制品的生產(chǎn)工藝技術(shù)，在氮化硅中加入容易產(chǎn)生液相的氧化物，在高溫下通過產(chǎn)生液相使氮化硅達(dá)到燒結(jié)。具體包括以下步驟：

a）、配料

原料及其配比（重量百分比）如下：

Si₃N₄???????70~80%

氧化物?????20~30%

外加占Si₃N₄和氧化物重量3~5%的結(jié)合劑；

其中，氧化物為二氧化硅微粉、粘土粉或莫來石粉的任意一種；

b）、混料

將上述配比的原料在攪拌機(jī)中混合均勻；

c）、成型

將制得的混合料在液壓機(jī)上壓制成型，成型壓力為100~120MPa；

d）、干燥

將壓制的坯體在干燥箱中經(jīng)80~100℃×6~10小時(shí)干燥；

e）、燒成

將干燥的坯體裝入高溫窯爐中，經(jīng)1350~1450℃燒結(jié)，保溫6~10小時(shí)。

進(jìn)一步，所述Si₃N₄為氮化硅含量為95~98%、粒度小于325目的氮化硅粉。

進(jìn)一步，所述二氧化硅微粉粒度小于3000目。

進(jìn)一步，所述粘土粉粒度小于325目。

進(jìn)一步，所述莫來石粉粒度小于325目。

進(jìn)一步，所述結(jié)合劑為水玻璃、硅溶膠、紙漿廢液的任意一種。

本發(fā)明的氧化物結(jié)合氮化硅陶瓷制品的制備工藝具有以下特點(diǎn)：

1）、所添加的氧化物對化學(xué)純度、顆粒細(xì)度等性能沒有嚴(yán)格要求；

2）、成型可以按普通陶瓷制品的成型方法；

3）燒成溫度在1450℃以下；

4）常壓燒結(jié)，不需要專用燒成裝置；

5）不需要?dú)夥毡Ｗo(hù)。

需說明的是，盡管本發(fā)明制備的氧化物結(jié)合氮化硅陶瓷制品的理化性能、高溫力學(xué)性能及高溫?zé)釋W(xué)性能沒有用特殊手段燒結(jié)的氮化硅制品那樣優(yōu)良，但生產(chǎn)工序簡單、生產(chǎn)裝備簡單、生產(chǎn)效率很高，使得生產(chǎn)成本非常低。因此具有廣闊的推廣應(yīng)用領(lǐng)域和市場前景。

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具體實(shí)施方式

a）、配料；原料及配比見表1。

表1

b）、混合：按表1配比將原料在攪拌機(jī)中混合均勻。

c）、成型：將混合料裝入木模或金屬模具中在震動(dòng)壓力機(jī)上成型成坯體，成型壓力見表2。

d）、干燥：將成型坯體放入干燥箱或干燥路中干燥，干燥溫度見表2。

e）、燒成：將干燥的坯體裝入高溫窯爐中燒結(jié)，燒結(jié)溫度見表2。

表2

所制備的莫來石輕質(zhì)保溫磚的性能指標(biāo)見表3。

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表3