[發明專利]一種氮化硅導電陶瓷及其制備方法

在審

• 申請號: 202010817985.2
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN111943683A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 于利學;李正闖;李平齊
• 申請（專利權）人: 威海圓環先進陶瓷股份有限公司
• 主分類號: C04B35/584
• 分類號: C04B35/584;C04B35/622;C04B35/638;C04B35/64
• 代理公司: 青島致嘉知識產權代理事務所(普通合伙) 37236
• 代理人: 李淑花

本發明公開了一種氮化硅導電陶瓷及其制備方法，該氮化硅導電陶瓷由以下質量百分比的原料制備而成，包括氮化硅陶瓷粉體65?90%、氧化鎂2?6%、氧化釔1?5%、碳化鈦0.5?3%、氮化鈦5?10%、高純碳1?10%、高純氧化硼4?10%。該氮化硅導電陶瓷以氮化硅陶瓷粉體為基體原料，再與其它助劑進行復配，通過脫脂脫膠、燒結的步驟制備成具有良好導電性能的氮化硅陶瓷材料，該材料在保持了陶瓷固有的優良性能的基礎上，便于對其采用放電方法進行加工，降低加工難度，提高加工效率。本發明所述制備方法簡單，原料易得，賦予氮化硅陶瓷優良的導電性能，擴大了氮化硅陶瓷的使用范圍，因此，本發明所述制備方法具有重要的意義。

技術領域

本發明屬于先進陶瓷材料領域，具體涉及一種氮化硅導電陶瓷及其制備方法。

背景技術

氮化硅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，人們常常利用它來制造軸承、氣輪機葉片、機械密封環、永久性模具等機械構件。

氮化硅陶瓷材料作為一種優異的高溫工程材料，最能發揮優勢的是其在高溫領域中的應用。氮化硅今后的發展方向是：（1）充分發揮和利用氮化硅本身所具有的優異特性；（2）在氮化硅粉末燒結時，開發一些新的助熔劑，研究和控制現有助熔劑的最佳成分；（3）改善制粉、成型和燒結工藝；（5）研制氮化硅與SiC等材料的復合化，以便制取更多的高性能復合材料。

由于氮化硅陶瓷本身高強度和高硬度的性能，常以金剛石刀具進行切割，但傳統的金剛石加工的方法加工效率低且成本昂貴。氮化硅陶瓷屬于絕緣體，其電阻率約為10¹⁵Ω·cm量級，是不可能用放電方法進行加工的，從而使其后期加工困難。同時，在某些需要兼具導電性和氮化硅陶瓷固有性能的材料中，氮化硅導電陶瓷的研發則具有重要的意義。

發明內容

為了解決以上現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種氮化硅導電陶瓷及其制備方法，從而獲得一種高導電的氮化硅陶瓷材料。

為了實現上述目的，本發明提供以下技術方案：

一種氮化硅導電陶瓷，由以下質量百分比的原料制備而成，包括氮化硅陶瓷粉體65-90%、氧化鎂2-6%、氧化釔1-5%、碳化鈦0.5-3%、氮化鈦5-10%、高純碳1-10%、高純氧化硼4-10%。

優選的，本發明所述的一種氮化硅導電陶瓷，由以下質量百分比的原料制備而成，包括氮化硅陶瓷粉體65-90%、氧化鎂2-6%、氧化釔1-5%、碳化鈦0.5-3%、氮化鈦5-10%、高純碳1-10%、高純氧化硼4-10%。

本發明所述氮化硅導電陶瓷的制備方法，包括以下步驟：

（1）稱取各原料，濕法研磨并混合均勻后干燥陳化，獲得陶瓷坯體；

（2）脫脂脫膠：將步驟（1）陳化后的陶瓷坯體依次在300-430℃保溫15min、430-580℃保溫10min、580-600℃保溫5min、600-650℃保溫10min，實現陶瓷坯體的脫脂脫膠；

（3）燒結：將步驟（2）獲得的陶瓷坯體在氮氣氣氛下加熱到1750℃，8-10MPa的壓力下，燒結曲線為：600℃保溫18min，1300℃保溫30min，1580℃保溫30min，1650℃保溫15 min，在1750℃保溫30 min；制得氮化硅導電陶瓷制品。

進一步的，所述步驟（1）中濕法研磨的粒徑為0.7-50μm。

進一步的，所述步驟（1）中干燥陳化的時間為10-20h。

進一步的，所述步驟（3）的升溫速度為2℃/min。