[發明專利]一種氮化硅陶瓷球的制備工藝

無效

• 申請號: 201310528294.0
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103524133A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 劉宗才;田世昌;劉榮安
• 申請（專利權）人: 鄭州駿科納鑫特種陶瓷制品有限公司
• 主分類號: C04B35/584
• 分類號: C04B35/584;C04B35/622
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 白潔

技術領域

本發明屬于陶瓷球制備技術領域，特別涉及一種氮化硅陶瓷球的制備工藝。背景技術

氮化硅，化學式為Si₃N₄，是一種重要的結構陶瓷材料。它是一種超硬物質，本身具有潤滑性，并且耐磨損，為原子晶體；高溫時抗氧化。而且它還能抵抗冷熱沖擊，在空氣中加熱到1000℃以上，急劇冷卻再急劇加熱，也不會碎裂。正是由于氮化硅陶瓷具有如此優異的特性，常常用來制造軸承、氣輪機葉片、機械密封環、永久性模具等機械構件。氮化硅陶瓷球是在非氧化氣氛中高溫燒結的精密陶瓷，具有高強度,高耐磨性,耐高溫,耐腐蝕，耐酸、堿、可在海水中長期使用，并具有絕電絕磁的良好性能。其密度小，幾乎是軸承鋼的1/3重量，旋轉時離心力小，可以實現高速運轉。其還具有自潤滑性，可以使用到無潤滑介質高污染的環境中，成為陶瓷軸承、混合陶瓷球軸承的首選球珠。但是目前氮化硅陶瓷球的強度和抗沖擊性能還有待提高。

發明內容

本發明的目的是提供一種氮化硅陶瓷球的制備工藝，制得的氮化硅陶瓷球強度和抗沖擊性能優異。

本發明采用的技術方案如下：

一種氮化硅陶瓷球的制備工藝，以氮化硅粉為原料，經過配料、制漿、噴霧干燥、成型、定型、燒成、拋光獲得。

配料時加入氧化釔、氧化鋁、納米氮化硅以及乙醇，氧化釔、氧化鋁、納米氮化硅三者各自的加入量為氮化硅粉質量的0.1-1.0%。

三者各自的加入量優選為氮化硅粉質量的0.2-0.5%。

所述的納米氮化硅選擇常規市售產品即可。

乙醇加入的量為氮化硅粉質量的4-10%。

加入氧化釔、氧化鋁、納米氮化硅以及乙醇混合均勻攪拌8-10小時后進行噴霧干燥。

定型時采用150-250MPa的壓力保壓3-5min。

燒成溫度不低于1700℃，時間為10-14h。

優選的，定型后先進行脫膠再燒成，脫膠于1100-1200℃下進行，脫膠時間為8-12h，具體可于真空脫膠爐中進行。

氮化硅粉為高純氮化硅粉，純度不低于99.0%。

氮化硅可選高純氮氣和硅粉在1300-1400℃、常壓燒結獲得。氮化硅獲得后，可選用多種方式單獨多次或組合進行破碎，粒徑小于1μm時更有利于后續工作的進行。因為燒結前所用的原料越細小,燒結特性及燒結的陶瓷球性能就越好,更有利于形成均勻良好的組織結構。

本發明與現有技術相比，具有如下優點：

本發明氮化硅陶瓷球制備方法簡單便于操作，獲得的氮化硅陶瓷球強度高，抗沖擊性能優異。

具體實施方式

以下以具體實施例來說明本發明的技術方案，但本發明的保護范圍不限于此：

實施例1

一種氮化硅陶瓷球的制備工藝，以氮化硅粉為原料，經過配料、制漿、噴霧干燥、成型、定型、燒成、拋光獲得。

取氮化硅粉（純度為99.5%）1000重量份（下同），破碎至粒徑為0.4μm左右；分別加入氧化釔5份、氧化鋁3份、納米氮化硅5份以及乙醇50份，充分混合均勻并攪拌10小時后進行噴霧干燥，并利用壓球機成型為陶瓷球，之后于230MPa的壓力壓制4min進行定型。然后進入真空脫膠爐進行脫膠，溫度為1150℃，時間為10小時；之后入燒結爐燒結，燒成溫度為1700℃，時間為12小時。

本實施例獲得的氮化硅陶瓷球抗壓強度為3.5GPa，抗彎強度900MPa，韌性7.0Nm/cm²，使用溫度1000℃以上。

實施例2

一種氮化硅陶瓷球的制備工藝，以氮化硅粉為原料，經過配料、制漿、噴霧干燥、成型、定型、燒成、拋光獲得。

取氮化硅粉（純度為99%）1000重量份（下同），破碎至粒徑為0.4μm左右；分別加入氧化釔3份、氧化鋁5份、納米氮化硅3份以及乙醇50份，充分混合均勻并攪拌8小時后進行噴霧干燥，并利用壓球機成型為陶瓷球，之后于200MPa的壓力下壓制3min進行定型。然后進入真空脫膠爐進行脫膠，溫度為1200℃，時間為11小時；之后入燒結爐燒結，燒成溫度為1750℃，時間為13小時。

本實施例獲得的氮化硅陶瓷球抗壓強度為3.2GPa，抗彎強度850MPa，韌性6.7Nm/cm²，使用溫度1000℃以上。

實施例3

一種氮化硅陶瓷球的制備工藝，以氮化硅粉為原料，經過配料、制漿、噴霧干燥、成型、定型、燒成、拋光獲得。