[發(fā)明專利]一種多孔陶瓷表面致密氮化硅涂層及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710330520.2
• 申請(qǐng)日: 2017-05-11
• 公開（公告）號(hào): CN107056335B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李曉雷;孫永強(qiáng);趙志浩;孟慶宇;季惠明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B41/87
• 分類號(hào): C04B41/87
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王麗

本發(fā)明提供了一種多孔陶瓷表面致密氮化硅涂層及其制備方法，能夠在較低燒結(jié)溫度下在多孔陶瓷基體表面制備出與基體結(jié)合強(qiáng)度高且致密的氮化硅涂層，其主要成分為氮化硅，晶界相為鋇長石；其制備方法包括：采用淬火法制備燒結(jié)助劑BaO?Al₂O₃?SiO₂玻璃粉，先在多孔基體表面噴涂一層以玻璃粉為燒結(jié)助劑的氮化硅涂層，進(jìn)行預(yù)燒結(jié)形成中間層；再在基體表面噴涂不同含量的玻璃粉為燒結(jié)助劑的氮化硅涂層，進(jìn)行燒結(jié)獲得致密氮化硅涂層；本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了氮化硅涂層的低溫?zé)Y(jié)，降低了涂層對(duì)基體的影響；致密氮化硅陶瓷涂層和多孔基體結(jié)合強(qiáng)度較高；制備出的氮化硅涂層主要由α?Si₃N₄、β?Si₃N₄和鋇長石組成，保證了涂層的高溫性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于陶瓷涂層制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種較低燒結(jié)溫度下在多孔陶瓷基體表面制備致密氮化硅涂層及方法。

背景技術(shù)

多孔陶瓷質(zhì)輕，可加工性能良好，抗熱震性能好，低熱膨脹系數(shù)，低熱導(dǎo)率，孔隙的存在使其具有低介電常數(shù)和介電損耗，可以用作隔熱材料和透波材料等。但是在使用過程中，孔隙的存在會(huì)使多孔陶瓷吸收水汽而嚴(yán)重影響其介電性能；另外，多孔結(jié)構(gòu)還使得力學(xué)性能以及隔熱性能的下降。

目前解決上述問題的方法主要集中在利用溶膠凝膠法、CVD法等在多孔基體表面制備致密陶瓷涂層。文獻(xiàn)“Comparison in microstructure and mechanical propertiesof porous Si₃N₄ ceramics with SiC and Si₃N₄coatings(Li X M,Yin X W,Zhang LT.et al.Materials Science and Engineering A.2009:1-7)”采用CVD工藝在多孔氮化硅表面分別均勻沉積四次SiC和Si₃N₄涂層，使得多孔基體維氏硬度提高到14.2GPa和10.1GPa，抗彎強(qiáng)度分別提高到298MPa和284MPa。但是CVD法生產(chǎn)周期長，效率低，對(duì)設(shè)備要求較高，無法對(duì)復(fù)雜形狀的基體進(jìn)行沉積。文獻(xiàn)“Coating on Porous Si₃N₄Based Substrate withSol-Gel Slurry(Zhang C C,Li X L，Ji H M.et al.Integrated Ferroelectrics,2012,138(1):111-116.)”、“多孔氮化硅表面封孔增強(qiáng)涂層研究(王樹彬，李世杰，張躍.無機(jī)材料學(xué)報(bào).2008(4)：769-773)”和“硅灰石對(duì)LAS系微晶釉料性能的影響(張曉麗，李勇。硅酸鹽學(xué)報(bào).2010，38(6)：1093-1097)”利用溶膠凝膠法成功制備了Sialon、Li₂O-Al₂O₃-SiO₂和CaO-SiO₂-B₂O₃等涂層，使基體的吸水率下降了91％～97％，強(qiáng)度提高了9％～29％，并且涂層對(duì)多孔基體的介電常數(shù)和介電損耗影響很低。但是溶膠凝膠法難以制備出較厚的涂層，工藝繁瑣復(fù)雜，熱處理時(shí)涂層內(nèi)部容易出現(xiàn)裂紋，且效率較低。