专利名称：一种复相氮化硅陶瓷及其制作方法
技术领域：
本发明涉及氮化硅陶瓷加工工艺领域，具体的说是一种密度高、硬度强的复相氮化硅陶瓷及其制作方法。
背景技术：
众所周知，氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料，其硬度高，本身具有润滑性、耐磨损、抗腐蚀能力强等优异性能，除此之外它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000°C以上后急剧冷却，再急剧加热，也不会碎裂，因此常常被用作制造轴承、汽轮机叶片、机械密封环以及永久性模具等机械构件。现有技术中氮化硅陶瓷制品的生产方法主要有两种，一种是反应烧结法，即将硅粉或硅粉与氮化硅粉的混合料按一般陶瓷制品生产方法成型，然后在氮化炉内在 11500C -12000C的条件下预氮化，获得一定强度后，可在机床上进行机械加工，接着在 13500C _1450°C的条件下做进一步的氮化处理，持续18至36小时，直到原料全部变为氮化硅为止，从而获得体积稳定、尺寸精确的氮化硅产品；第二种方法是热压烧结法，即将氮化硅粉余少量添加剂如氧化镁、氧化铝等，在1.96MPa以上的压力和1600-1700°C条件下压热成型烧结，通常热压烧结法值得的产品比反应烧结制得的产品密度高、性能好，但是由于氮化硅材料硬度较高，机加工困难，在用于制备复杂的零部件时，现有工艺均存在加工工艺复杂、产品成品率低、生产效率低、不利于大规模批量生产等问题。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的缺点和不足，提出一种操作简便、工艺流程合理、生产效率高、产品性能稳定的氮化硅陶瓷及其制作方法。本发明可以通过以下措施达到
一种复相氮化硅陶瓷的制作方法，其特征在于由以下各步骤组成
步骤一按氧化乾2. 6wt%、氧化镁I. 2wt%、氧化招4wt%、氧化铜O. 2wt%,其余为氮化娃粉的比例取用原料并混合，将混合料经酒精溶剂投入球磨中，混磨48小时后，经过氮气喷雾干燥，制得氮化硅粉体，
步骤二 按氮化硅粉体81%、粘结剂19%的比例取用步骤一所得氮化硅粉体，并将其与粘结剂混合，其中粘结剂由下列各组分按如下配比组成聚丙烯40%，聚乙烯55%，硅烷4%， 钛酸二乙烯3%，硬脂酸3%，
步骤三将混合后的粉料送入捏合机中混炼，然后在抽塑机中进行颗粒化处理，制得颗粒尺寸为Φ3Χ4πιπι的颗粒，将颗粒化后的原料在保压时间20秒、温度为180— 190°C、注力为140kg/cm2的条件下，经专用注射机注射处理成按加工要求的尺寸形状，得到毛坯，
步骤四对毛坯进行脱胶处理，使用煤油溶剂在50°C热水循环下进行萃取32-42h或者通过在彡1200°C的真空脱脂炉内，经过温度段为200— 300°C 2小时、400— 600 V 3小时、 1000—1200°C 3小时的真空脱脂完成脱胶，步骤五将脱胶处理后的坯件进行埋料真空烧结处理，在埋料为氮化硼30%，氮化硅 60%，氧化镁10%，烧结温度1850°C的条件下，烧结10小时，获得成品。本发明步骤一中所述氮化硅粉体中氮化硅粉的α相氮化硅含量> 94%，游离硅
<2. 5%, D50=O. 5 μ。本发明还提出一种复相氮化硅陶瓷，其特征在于采用上述制作方法制成。本发明通过将氮化硅粉与低温烧结剂剂经注射成型法烧结，能够得到密度大、 强度高的陶瓷制品，经试验显示，按本发明工艺方法所获得的陶瓷制品，具有抗弯强度为 700—800 Mpa、断裂韧性7、硬度HRA93—94、抗压强度4500的优异性能，与现有技术相比， 本发明具有操作简便、生产效率高、产品性能稳定等显著的优点。
具体实施例方式
下面对本发明作进一步的说明。本发明提出了一种复相氮化硅陶瓷的制作方法，按以下各步骤组成步骤一按氧化乾2. 6wt%、氧化镁I. 2wt%、氧化招4wt%、氧化铜O. 2wt%,其余为氮化娃粉的比例取用原料并混合，将混合料经酒精溶剂投入球磨中，混磨48小时后，经过氮气喷雾干燥，制得氮化硅粉体，其中氧化钇能够起到低温烧结的作用，氧化镁使烧结后的氮化硅制品的晶颗不会长大，氧化铝和氧化铜使氮化硅制品晶粒烧结后晶界变得很薄，进而增大产品强度，步骤二 按氮化硅粉体81%、粘结剂19%的比例取用步骤一所得氮化硅粉体，并将其与粘结剂混合，其中粘结剂由下列各组分按如下配比组成聚丙烯40%，聚乙烯55%，硅烷4%，钛酸二乙烯3%，硬脂酸3%，步骤三将混合后的粉料送入捏合机中混炼，然后在抽塑机中进行颗粒化处理，制得颗粒尺寸为Φ3Χ4πιπι的颗粒，将颗粒化后的原料在保压时间20秒、温度为180— 190°C、注力为140kg/cm2的条件下，经专用注射机注射处理成按加工要求的尺寸形状，得到毛坯，步骤四对毛坯进行脱胶处理，使用煤油溶剂在50°C热水循环下进行萃取32-42h或者通过在彡1200°C的真空脱脂炉内，经过温度段为200— 300°C 2小时、400— 600 V 3小时、1000— 1200°C 3小时的真空脱脂完成脱胶，步骤五将脱胶处理后的坯件进行埋料真空烧结处理，在埋料为氮化硼30%，氮化硅60%，氧化镁10%，烧结温度1850°C的条件下，烧结10 小时，获得成品。本发明步骤一中所述氮化硅粉体中氮化硅粉的α相氮化硅含量> 94%，游离硅
<2. 5%, D50 为 O. 3-0. 5 μ。本发明还提出一种复相氮化硅陶瓷，其特征在于采用上述制作方法制成。本发明通过将氮化硅粉与低温烧结剂剂经注射成型法烧结，能够得到密度大、 强度高的陶瓷制品，经试验显示，按本发明工艺方法所获得的陶瓷制品，具有抗弯强度为 700—800 Mpa、断裂韧性7、硬度HRA93—94、抗压强度4500的优异性能，与现有技术相比， 本发明具有操作简便、生产效率高、产品性能稳定等显著的优点。
权利要求
1.一种复相氮化硅陶瓷的制作方法，其特征在于由以下各步骤组成步骤一按氧化乾2. 6wt%、氧化镁I. 2wt%、氧化招4wt%、氧化铜O. 2wt%,其余为氮化娃粉的比例取用原料并混合，将混合料经酒精溶剂投入球磨中，混磨48小时后，经过氮气喷雾干燥，制得氮化硅粉体，步骤二 按氮化硅粉体81%、粘结剂19%的比例取用步骤一所得氮化硅粉体，并将其与粘结剂混合，其中粘结剂由下列各组分按如下配比组成聚丙烯40%，聚乙烯55%，硅烷4%， 钛酸二乙烯3%，硬脂酸3%，步骤三将混合后的粉料送入捏合机中混炼，然后在抽塑机中进行颗粒化处理，制得颗粒尺寸为Φ3Χ4πιπι的颗粒，将颗粒化后的原料在保压时间20秒、温度为180— 190°C、注力为140kg/cm2的条件下，经专用注射机注射处理成按加工要求的尺寸形状，得到毛坯，步骤四对毛坯进行脱胶处理，使用煤油溶剂在50°C热水循环下进行萃取32-42h或者通过在彡1200°C的真空脱脂炉内，经过温度段为200— 300°C 2小时、400— 600 V 3小时、 1000—1200°C 3小时的真空脱脂完成脱胶，步骤五将脱胶处理后的坯件进行埋料真空烧结处理，在埋料为氮化硼30%，氮化硅 60%，氧化镁10%，烧结温度1850°C的条件下，烧结10小时，获得成品。
2.根据权利要求I所述的一种复相氮化硅陶瓷的制作方法，其特征在于步骤一中所述氮化硅粉体中氮化硅粉的α相氮化硅含量> 94%，游离硅< 2. 5%，D50=0. 5 μ。
3.一种复相氮化硅陶瓷，其特征在于由权利要求I或者权利要求2所述制作方法制成。
全文摘要
本发明涉及氮化硅陶瓷加工工艺领域，具体的说是一种密度高、硬度强的复相氮化硅陶瓷及其制作方法，按氧化钇2.6wt%、氧化镁1.2wt%、氧化铝4wt%、氧化铜0.2wt%，其余为氮化硅粉的比例取用原料并混合，将混合料经酒精溶剂投入球磨中，混磨48小时后，经过氮气喷雾干燥，制得氮化硅粉体后，将氮化硅粉体与粘结剂按配比混合，经制坯、脱胶、烧结后制得，本发明与现有技术相比，具有操作简便、生产效率高、产品性能稳定等显著的优点。
文档编号C04B35/622GK102584247SQ20121006457
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月13日 优先权日2012年3月13日
发明者孟丽丽 申请人:威海兴泰金属制造有限公司