体；所述六 方氮化棚粉体的纯度大于98%，粒径《IOiim。
[0069] 2)将上述包覆氧化棚层的六方氮化棚与无水乙醇按1 :3体积比混和，经磁力揽 拌，揽拌速率1000巧m，化混匀后，加入浓度为1%的正娃酸乙醋乙醇溶液，正娃酸乙醋乙醇 溶液滴加速度为30ml/min，（正娃酸乙醋与六方氮化棚的摩尔比为0. 05)继续揽拌1化后， 将混合浆料置于旋转蒸发仪，于80°C下将乙醇蒸出得到混合粉体。将所得混合粉体在90°C 烘干化后，放入刚玉相蜗，置于管式烧结炉，通入高纯氮气，在500°C下处理化，即得到表面 依次包覆纳米氧化娃和氧化棚层的六方氮化棚粉体。
[0070] 3)按照质量百分比称取氮化娃80%，氧化衫12%，氧化侣8%，然后再渗入体积 比为30 %的上述表面改性的氮化棚粉体。将混合粉体进行湿法球磨（将混合之后粉体装 入球磨罐，按照料球比1:3的比例加入玛瑶球，再加入无水乙醇，总量不超过球磨罐容积的 2/3，然后在行星球磨机上W45化/min的转速湿磨12h)，再将浆料进行烘干、研磨、过筛、造 粒（造粒工艺所用的溶液为浓度为8wt%的聚乙締醇水溶液，其质量分数为10%。）、成型 (冷等静压的成型压力200MPa。）等工艺制备出生巧；生巧在600°C下马弗炉中进行排胶 2地，将排胶处理后的生巧放入石墨相蜗，置于气氛烧结炉，在氮气气氛下，W15°C/min的 速率升溫至1850°C进行无压烧结，保溫0.化，即制得氮化娃/六方氮化棚纳米复相陶瓷材 料。 阳0川实施例8 阳072] -种氮化娃/六方氮化棚纳米复相陶瓷的制备方法，包括W下步骤：
[0073] 1)将六方氮化棚与无水乙醇按1 :3体积比混和，采用磁力揽拌，揽拌速率为 1000巧m，经磁力揽拌化混匀，配制成六方氮化棚浆料。在磁力揽拌下，加入质量浓度为1% 的棚酸S下醋乙醇溶液（棚酸S下醋乙醇溶液滴加速度为30ml/min)，棚酸S下醋与六方 氮化棚的摩尔比为0. 05 ;继续揽拌I化后，将混合浆料置于旋转蒸发仪，于80°C下将乙醇蒸 出得到混合粉体。将所得混合粉体在9(TC烘干化，放入刚玉相蜗，置于管式烧结炉，通入高 纯氮气，在500°C下处理化，即得到表面包覆纳米氧化棚粒子层的六方氮化棚粉体；所述六 方氮化棚粉体的纯度大于98%，粒径《IOiim。
[0074] 2)将上述包覆氧化棚层的六方氮化棚与无水乙醇按1 :3体积比混和，经磁力揽 拌，揽拌速率1000巧m，化混匀后，加入浓度为1%的正娃酸乙醋乙醇溶液，正娃酸乙醋乙醇 溶液滴加速度为30ml/min，（正娃酸乙醋与六方氮化棚的摩尔比为0. 05)继续揽拌1化后， 将混合浆料置于旋转蒸发仪，于8(TC下将乙醇蒸出得到混合粉体。将所得混合粉体在9(TC 烘干化后，放入刚玉相蜗，置于管式烧结炉，通入高纯氮气，在500°C下处理化，即得到表面 依次包覆纳米氧化娃和氧化棚层的六方氮化棚粉体。
[00巧]3)按照质量百分比称取氮化娃87 %，氧化衫5 %，氧化侣8%，然后再渗入体积比 为15%的上述表面改性的氮化棚粉体。将混合粉体进行湿法球磨（将混合之后粉体装入球 磨罐，按照料球比1:3的比例加入玛瑶球，再加入无水乙醇，总量不超过球磨罐容积的2/3， 然后在行星球磨机上W45化/min的转速湿磨12h)，再将浆料进行烘干、研磨、过筛、造粒 (造粒工艺所用的溶液为浓度为Swt%的聚乙締醇水溶液，其质量分数为10%。）、成型（冷 等静压的成型压力200MPa。）等工艺制备出生巧；生巧在60(TC下马弗炉中进行排胶2地， 将排胶处理后的生巧放入石墨相蜗，置于气氛烧结炉，在氮气气氛下，Wl〇°C/min的速率 升溫至1800°C进行无压烧结，保溫地，即制得氮化娃/六方氮化棚纳米复相陶瓷材料。 [0076] 综上所述，本发明采用一种简单易行的化学包覆法对h-BN粉体表面进行化学改 性，依次在h-BN粉体表面包覆纳米氧化棚层和纳米氧化娃层，结合无压烧结技术实现对 h-BN颗粒的原位纳米化，获得较高致密度的氮化娃/六方氮化棚纳米复相陶瓷材料（致密 度大于90% )。该技术所制备的氮化娃/六方氮化棚纳米复相陶瓷可作为透波材料、耐火 材料等，在航空航天，冶金等领域具有广阔的应用前景。
【主权项】
1. 一种氮化硅/六方氮化硼纳米复相陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 将六方氮化硼与无水乙醇混和均匀配制成六方氮化硼浆料，向六方氮化硼浆料中加 入硼酸三丁酯的乙醇溶液，六方氮化硼与硼酸三丁酯的摩尔比为1 : (〇. 005~0. 05);搅拌 充分反应后，将乙醇蒸出得到混合粉体A;将所得混合粉体A烘干后，置于管式烧结炉，通入 保护气氛，在200~500°C下处理0. 5~6h，即得到表面包覆纳米氧化硼粒子层的六方氮化 硼粉体； 2) 将上述包覆氧化硼层的六方氮化硼与无水乙醇混和均匀，加入正硅酸乙酯的乙醇溶 液，六方氮化硼与正硅酸乙酯的摩尔比为1 :(〇. 005~0. 05);搅拌充分反应后，将乙醇蒸 出得到混合粉体B;将所得混合粉体B烘干后，置于管式烧结炉，通入保护气体，在170~ 500°C下处理0. 5~6h，得到表面改性的氮化硼粉体，即表面依次包覆纳米氧化硅和氧化硼 层的六方氮化硼粉体； 3) 按照质量百分比计，称取氮化娃80~90%，稀土氧化物5~15%，氧化错1~8%， 然后再掺入体积比为0~30 %的表面改性的氮化硼粉体，将混合粉体进行湿法球磨，再将 浆料进行烘干、研磨、过筛、造粒、模压成型、冷等静压处理制备出生坯；生坯在300~600°C 下排胶8~24h，将排胶处理后的生还置于气氛烧结炉，在保护气气氛下，以5~15°C/min 的速率升温至1500~1850°C进行无压烧结，保温0. 5~4h，即制得氮化硅/六方氮化硼纳 米复相陶瓷材料。2. 根据权利要求1所述的氮化硅/六方氮化硼纳米复相陶瓷的制备方法，其特征在于， 所述六方氮化硼粉体的纯度大于98%，粒径< 10μm。3. 根据权利要求1所述的氮化硅/六方氮化硼纳米复相陶瓷的制备方法，其特征在于， 步骤1)所述六方氮化硼与无水乙醇混和体积比为1 : (3~10);所述的硼酸三丁酯的乙醇 溶液质量浓度为1~50%。4. 根据权利要求1所述的氮化硅/六方氮化硼纳米复相陶瓷的制备方法，其特征在于， 所述包覆氧化硼层的六方氮化硼与无水乙醇混和体积比为1 : (3~10);所述的正硅酸乙酯 的乙醇溶液质量浓度为1~50%。5. 根据权利要求1所述的氮化硅/六方氮化硼纳米复相陶瓷的制备方法，其特征在 于，硼酸三丁酯的乙醇溶液与正硅酸乙酯的乙醇溶液均采用滴加的方式加入，滴加速度均 为 1 ~30ml/min〇6. 根据权利要求1所述的氮化硅/六方氮化硼纳米复相陶瓷的制备方法，其特征在 于，步骤1)和步骤2)中搅拌均采用磁力搅拌，搅拌速率为10~lOOOrpm，搅拌时间为1~ 12h，；烘干工艺为：温度90°C烘干l_6h;乙醇蒸出步骤是在旋转蒸发仪内进行。7. 根据权利要求1所述的氮化硅/六方氮化硼纳米复相陶瓷的制备方法，稀土氧化物 为氧化钇、氧化镧或氧化钐。8. 根据权利要求1所述的氮化硅/六方氮化硼纳米复相陶瓷的制备方法，其特征在 于，步骤3)所述湿法球磨是将混合之后粉体装入球磨罐，按照料球质量比1:3的比加入玛 瑙球，再加入无水乙醇，总量不超过球磨罐容积的2/3,然后在行星球磨机上以200~450r/ min的转速湿磨2~12h。9. 根据权利要求1所述的氮化硅/六方氮化硼纳米复相陶瓷的制备方法，其特征在于， 步骤3)造粒工艺所用的溶液为浓度为4~8wt%的聚乙稀醇水溶液，聚乙稀醇水溶液加入10.根据权利要求1所述的氮化硅/六方氮化硼纳米复相陶瓷的制备方法，其特征在 于，步骤3)中冷等静压处理的压力为100-200MPa。 量占造粒工艺中原料总和的5~10%。
【专利摘要】本发明公开了一种氮化硅/六方氮化硼纳米复相陶瓷的制备方法。该方法采用硼酸三丁酯和正硅酸乙酯为原料，依次在商用h-BN粉体表面包覆纳米B2O3和SiO2层，然后采用无压烧结技术获得氮化硅/六方氮化硼纳米复相陶瓷。本发明的制备方法操作简单、工艺条件容易控制，成本低廉，适合工业化生产，通过在h-BN粉体表面包覆B2O3和SiO2层实现对h-BN粉体的化学改性，结合无压烧结技术实现h-BN颗粒的原位纳米化，从而制备出力学性能良好的氮化硅/六方氮化硼纳米复相陶瓷材料。
【IPC分类】C04B35/584
【公开号】CN105272269
【申请号】CN201510683710
【发明人】李永锋, 刘维红, 张博, 商世广, 赵萍
【申请人】西安邮电大学
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年10月20日