專利名稱：一種復(fù)相氮化硅陶瓷及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氮化硅陶瓷加工工藝領(lǐng)域，具體的說是一種密度高、硬度強(qiáng)的復(fù)相氮化硅陶瓷及其制作方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，氮化硅是一種重要的結(jié)構(gòu)陶瓷材料，其硬度高，本身具有潤滑性、耐磨損、抗腐蝕能力強(qiáng)等優(yōu)異性能，除此之外它還能抵抗冷熱沖擊，在空氣中加熱到1000°C以上后急劇冷卻，再急劇加熱，也不會碎裂，因此常常被用作制造軸承、汽輪機(jī)葉片、機(jī)械密封環(huán)以及永久性模具等機(jī)械構(gòu)件?，F(xiàn)有技術(shù)中氮化硅陶瓷制品的生產(chǎn)方法主要有兩種，一種是反應(yīng)燒結(jié)法，即將硅粉或硅粉與氮化硅粉的混合料按一般陶瓷制品生產(chǎn)方法成型，然后在氮化爐內(nèi)在 11500C -12000C的條件下預(yù)氮化，獲得一定強(qiáng)度后，可在機(jī)床上進(jìn)行機(jī)械加工，接著在 13500C _1450°C的條件下做進(jìn)一步的氮化處理，持續(xù)18至36小時，直到原料全部變?yōu)榈铻橹?，從而獲得體積穩(wěn)定、尺寸精確的氮化硅產(chǎn)品；第二種方法是熱壓燒結(jié)法，即將氮化硅粉余少量添加劑如氧化鎂、氧化鋁等，在1.96MPa以上的壓力和1600-1700°C條件下壓熱成型燒結(jié)，通常熱壓燒結(jié)法值得的產(chǎn)品比反應(yīng)燒結(jié)制得的產(chǎn)品密度高、性能好，但是由于氮化硅材料硬度較高，機(jī)加工困難，在用于制備復(fù)雜的零部件時，現(xiàn)有工藝均存在加工工藝復(fù)雜、產(chǎn)品成品率低、生產(chǎn)效率低、不利于大規(guī)模批量生產(chǎn)等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足，提出一種操作簡便、工藝流程合理、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品性能穩(wěn)定的氮化硅陶瓷及其制作方法。本發(fā)明可以通過以下措施達(dá)到
一種復(fù)相氮化硅陶瓷的制作方法，其特征在于由以下各步驟組成
步驟一按氧化乾2. 6wt%、氧化鎂I. 2wt%、氧化招4wt%、氧化銅O. 2wt%,其余為氮化娃粉的比例取用原料并混合，將混合料經(jīng)酒精溶劑投入球磨中，混磨48小時后，經(jīng)過氮?dú)鈬婌F干燥，制得氮化硅粉體，
步驟二 按氮化硅粉體81%、粘結(jié)劑19%的比例取用步驟一所得氮化硅粉體，并將其與粘結(jié)劑混合，其中粘結(jié)劑由下列各組分按如下配比組成聚丙烯40%，聚乙烯55%，硅烷4%， 鈦酸二乙烯3%，硬脂酸3%，
步驟三將混合后的粉料送入捏合機(jī)中混煉，然后在抽塑機(jī)中進(jìn)行顆粒化處理，制得顆粒尺寸為Φ3Χ4πιπι的顆粒，將顆粒化后的原料在保壓時間20秒、溫度為180— 190°C、注力為140kg/cm2的條件下，經(jīng)專用注射機(jī)注射處理成按加工要求的尺寸形狀，得到毛坯，
步驟四對毛坯進(jìn)行脫膠處理，使用煤油溶劑在50°C熱水循環(huán)下進(jìn)行萃取32-42h或者通過在彡1200°C的真空脫脂爐內(nèi)，經(jīng)過溫度段為200— 300°C 2小時、400— 600 V 3小時、 1000—1200°C 3小時的真空脫脂完成脫膠，步驟五將脫膠處理后的坯件進(jìn)行埋料真空燒結(jié)處理，在埋料為氮化硼30%，氮化硅 60%，氧化鎂10%，燒結(jié)溫度1850°C的條件下，燒結(jié)10小時，獲得成品。本發(fā)明步驟一中所述氮化硅粉體中氮化硅粉的α相氮化硅含量> 94%，游離硅
<2. 5%, D50=O. 5 μ。本發(fā)明還提出一種復(fù)相氮化硅陶瓷，其特征在于采用上述制作方法制成。本發(fā)明通過將氮化硅粉與低溫?zé)Y(jié)劑劑經(jīng)注射成型法燒結(jié)，能夠得到密度大、 強(qiáng)度高的陶瓷制品，經(jīng)試驗(yàn)顯示，按本發(fā)明工藝方法所獲得的陶瓷制品，具有抗彎強(qiáng)度為 700—800 Mpa、斷裂韌性7、硬度HRA93—94、抗壓強(qiáng)度4500的優(yōu)異性能，與現(xiàn)有技術(shù)相比， 本發(fā)明具有操作簡便、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品性能穩(wěn)定等顯著的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式
下面對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。本發(fā)明提出了一種復(fù)相氮化硅陶瓷的制作方法，按以下各步驟組成步驟一按氧化乾2. 6wt%、氧化鎂I. 2wt%、氧化招4wt%、氧化銅O. 2wt%,其余為氮化娃粉的比例取用原料并混合，將混合料經(jīng)酒精溶劑投入球磨中，混磨48小時后，經(jīng)過氮?dú)鈬婌F干燥，制得氮化硅粉體，其中氧化釔能夠起到低溫?zé)Y(jié)的作用，氧化鎂使燒結(jié)后的氮化硅制品的晶顆不會長大，氧化鋁和氧化銅使氮化硅制品晶粒燒結(jié)后晶界變得很薄，進(jìn)而增大產(chǎn)品強(qiáng)度，步驟二 按氮化硅粉體81%、粘結(jié)劑19%的比例取用步驟一所得氮化硅粉體，并將其與粘結(jié)劑混合，其中粘結(jié)劑由下列各組分按如下配比組成聚丙烯40%，聚乙烯55%，硅烷4%，鈦酸二乙烯3%，硬脂酸3%，步驟三將混合后的粉料送入捏合機(jī)中混煉，然后在抽塑機(jī)中進(jìn)行顆粒化處理，制得顆粒尺寸為Φ3Χ4πιπι的顆粒，將顆?；蟮脑显诒簳r間20秒、溫度為180— 190°C、注力為140kg/cm2的條件下，經(jīng)專用注射機(jī)注射處理成按加工要求的尺寸形狀，得到毛坯，步驟四對毛坯進(jìn)行脫膠處理，使用煤油溶劑在50°C熱水循環(huán)下進(jìn)行萃取32-42h或者通過在彡1200°C的真空脫脂爐內(nèi)，經(jīng)過溫度段為200— 300°C 2小時、400— 600 V 3小時、1000— 1200°C 3小時的真空脫脂完成脫膠，步驟五將脫膠處理后的坯件進(jìn)行埋料真空燒結(jié)處理，在埋料為氮化硼30%，氮化硅60%，氧化鎂10%，燒結(jié)溫度1850°C的條件下，燒結(jié)10 小時，獲得成品。本發(fā)明步驟一中所述氮化硅粉體中氮化硅粉的α相氮化硅含量> 94%，游離硅
<2. 5%, D50 為 O. 3-0. 5 μ。本發(fā)明還提出一種復(fù)相氮化硅陶瓷，其特征在于采用上述制作方法制成。本發(fā)明通過將氮化硅粉與低溫?zé)Y(jié)劑劑經(jīng)注射成型法燒結(jié)，能夠得到密度大、 強(qiáng)度高的陶瓷制品，經(jīng)試驗(yàn)顯示，按本發(fā)明工藝方法所獲得的陶瓷制品，具有抗彎強(qiáng)度為 700—800 Mpa、斷裂韌性7、硬度HRA93—94、抗壓強(qiáng)度4500的優(yōu)異性能，與現(xiàn)有技術(shù)相比， 本發(fā)明具有操作簡便、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品性能穩(wěn)定等顯著的優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)相氮化硅陶瓷的制作方法，其特征在于由以下各步驟組成步驟一按氧化乾2. 6wt%、氧化鎂I. 2wt%、氧化招4wt%、氧化銅O. 2wt%,其余為氮化娃粉的比例取用原料并混合，將混合料經(jīng)酒精溶劑投入球磨中，混磨48小時后，經(jīng)過氮?dú)鈬婌F干燥，制得氮化硅粉體，步驟二 按氮化硅粉體81%、粘結(jié)劑19%的比例取用步驟一所得氮化硅粉體，并將其與粘結(jié)劑混合，其中粘結(jié)劑由下列各組分按如下配比組成聚丙烯40%，聚乙烯55%，硅烷4%， 鈦酸二乙烯3%，硬脂酸3%，步驟三將混合后的粉料送入捏合機(jī)中混煉，然后在抽塑機(jī)中進(jìn)行顆?；幚?，制得顆粒尺寸為Φ3Χ4πιπι的顆粒，將顆?；蟮脑显诒簳r間20秒、溫度為180— 190°C、注力為140kg/cm2的條件下，經(jīng)專用注射機(jī)注射處理成按加工要求的尺寸形狀，得到毛坯，步驟四對毛坯進(jìn)行脫膠處理，使用煤油溶劑在50°C熱水循環(huán)下進(jìn)行萃取32-42h或者通過在彡1200°C的真空脫脂爐內(nèi)，經(jīng)過溫度段為200— 300°C 2小時、400— 600 V 3小時、 1000—1200°C 3小時的真空脫脂完成脫膠，步驟五將脫膠處理后的坯件進(jìn)行埋料真空燒結(jié)處理，在埋料為氮化硼30%，氮化硅 60%，氧化鎂10%，燒結(jié)溫度1850°C的條件下，燒結(jié)10小時，獲得成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種復(fù)相氮化硅陶瓷的制作方法，其特征在于步驟一中所述氮化硅粉體中氮化硅粉的α相氮化硅含量> 94%，游離硅< 2. 5%，D50=0. 5 μ。
3.一種復(fù)相氮化硅陶瓷，其特征在于由權(quán)利要求I或者權(quán)利要求2所述制作方法制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及氮化硅陶瓷加工工藝領(lǐng)域，具體的說是一種密度高、硬度強(qiáng)的復(fù)相氮化硅陶瓷及其制作方法，按氧化釔2.6wt%、氧化鎂1.2wt%、氧化鋁4wt%、氧化銅0.2wt%，其余為氮化硅粉的比例取用原料并混合，將混合料經(jīng)酒精溶劑投入球磨中，混磨48小時后，經(jīng)過氮?dú)鈬婌F干燥，制得氮化硅粉體后，將氮化硅粉體與粘結(jié)劑按配比混合，經(jīng)制坯、脫膠、燒結(jié)后制得，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有操作簡便、生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品性能穩(wěn)定等顯著的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C04B35/622GK102584247SQ20121006457
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者孟麗麗 申請人:威海興泰金屬制造有限公司