一種氮化矽陶瓷球的製備工藝的製作方法
2023-05-21 02:48:21 1
一種氮化矽陶瓷球的製備工藝的製作方法
【專利摘要】本發明屬於陶瓷球製備【技術領域】，特別涉及一種氮化矽陶瓷球的製備工藝。所述工藝以氮化矽粉為原料，經過配料、製漿、噴霧乾燥、成型、定型、燒成、拋光獲得。本發明氮化矽陶瓷球製備方法簡單、便於操作，獲得的氮化矽陶瓷球強度高，抗衝擊性能優異。
【專利說明】一種氮化矽陶瓷球的製備工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬於陶瓷球製備【技術領域】，特別涉及一種氮化矽陶瓷球的製備工藝。【背景技術】
[0002]氮化矽，化學式為Si3N4，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，並且耐磨損，為原子晶體；高溫時抗氧化。而且它還能抵抗冷熱衝擊，在空氣中加熱到1000°C以上，急劇冷卻再急劇加熱，也不會碎裂。正是由於氮化矽陶瓷具有如此優異的特性，常常用來製造軸承、氣輪機葉片、機械密封環、永久性模具等機械構件。氮化矽陶瓷球是在非氧化氣氛中高溫燒結的精密陶瓷，具有高強度，高耐磨性，耐高溫，耐腐蝕，耐酸、鹼、可在海水中長期使用，並具有絕電絕磁的良好性能。其密度小，幾乎是軸承鋼的1/3重量，旋轉時離心力小，可以實現高速運轉。其還具有自潤滑性，可以使用到無潤滑介質高汙染的環境中，成為陶瓷軸承、混合陶瓷球軸承的首選球珠。但是目前氮化矽陶瓷球的強度和抗衝擊性能還有待提聞。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種氮化矽陶瓷球的製備工藝，製得的氮化矽陶瓷球強度和抗衝擊性能優異。
[0004]本發明採用的技術方案如下:
[0005]一種氮化矽陶瓷球的製備工藝，以氮化矽粉為原料，經過配料、製漿、噴霧乾燥、成型、定型、燒成、拋光獲得 。
[0006]配料時加入氧化釔、氧化鋁、納米氮化矽以及乙醇，氧化釔、氧化鋁、納米氮化矽三者各自的加入量為氮化娃粉質量的0.1-1.0%。
[0007]三者各自的加入量優選為氮化矽粉質量的0.2-0.5%。
[0008]所述的納米氮化矽選擇常規市售產品即可。
[0009]乙醇加入的量為氮化矽粉質量的4_10%。
[0010]加入氧化釔、氧化鋁、納米氮化矽以及乙醇混合均勻攪拌8-10小時後進行噴霧乾燥。
[0011]定型時採用150-250MPa的壓力保壓3_5min。
[0012]燒成溫度不低於1700°C，時間為10_14h。
[0013]優選的，定型後先進行脫膠再燒成，脫膠於1100-1200°C下進行，脫膠時間為8-12h，具體可於真空脫膠爐中進行。
[0014]氮化矽粉為高純氮化矽粉，純度不低於99.0%。
[0015]氮化矽可選高純氮氣和矽粉在1300-140(TC、常壓燒結獲得。氮化矽獲得後，可選用多種方式單獨多次或組合進行破碎，粒徑小於I μ m時更有利於後續工作的進行。因為燒結前所用的原料越細小，燒結特性及燒結的陶瓷球性能就越好，更有利於形成均勻良好的組織結構。
[0016]本發明與現有技術相比，具有如下優點:[0017]本發明氮化矽陶瓷球製備方法簡單便於操作，獲得的氮化矽陶瓷球強度高，抗衝擊性能優異。
【具體實施方式】
[0018]以下以具體實施例來說明本發明的技術方案，但本發明的保護範圍不限於此:
[0019]實施例1
[0020]一種氮化矽陶瓷球的製備工藝，以氮化矽粉為原料，經過配料、製漿、噴霧乾燥、成型、定型、燒成、拋光獲得。
[0021]取氮化矽粉(純度為99.5%) 1000重量份(下同)，破碎至粒徑為0.4 μ m左右；分別加入氧化釔5份、氧化鋁3份、納米氮化矽5份以及乙醇50份，充分混合均勻並攪拌10小時後進行噴霧乾燥，並利用壓球機成型為陶瓷球，之後於230MPa的壓力壓制4min進行定型。然後進入真空脫膠爐進行脫膠，溫度為1150°C，時間為10小時；之後入燒結爐燒結，燒成溫度為1700°C，時間為12小時。
[0022]本實施例獲得的氮化矽陶瓷球抗壓強度為3.5GPa，抗彎強度900MPa，韌性7.0Nm/cm2，使用溫度1000°C以上。
[0023]實施例2
[0024]一種氮化矽陶瓷球的製備工藝，以氮化矽粉為原料，經過配料、製漿、噴霧乾燥、成型、定型、燒成、拋光獲得。
[0025]取氮化矽粉(純度為99%) 1000重量份(下同)，破碎至粒徑為0.4 μ m左右；分別加入氧化釔3份、氧化鋁5份、 納米氮化矽3份以及乙醇50份，充分混合均勻並攪拌8小時後進行噴霧乾燥，並利用壓球機成型為陶瓷球，之後於200MPa的壓力下壓制3min進行定型。然後進入真空脫膠爐進行脫膠，溫度為1200°C，時間為11小時；之後入燒結爐燒結，燒成溫度為1750°C，時間為13小時。
[0026]本實施例獲得的氮化矽陶瓷球抗壓強度為3.2GPa，抗彎強度850MPa，韌性6.7Nm/cm2，使用溫度1000°C以上。
[0027]實施例3
[0028]一種氮化矽陶瓷球的製備工藝，以氮化矽粉為原料，經過配料、製漿、噴霧乾燥、成型、定型、燒成、拋光獲得。
[0029]取氮化矽粉(純度為99.9%) 1000重量份(下同)，破碎至粒徑為0.4 μ m左右；分別加入氧化釔5份、氧化鋁5份、納米氮化矽1份以及乙醇40份，充分混合均勻並攪拌8小時後進行噴霧乾燥，並利用壓球機成型為陶瓷球，之後於ISOMPa的壓力壓制5min進行定型。然後進入真空脫膠爐進行脫膠，溫度為110(TC，時間為12小時；之後入燒結爐燒結，燒成溫度為1700°C，時間為14小時。
[0030]本實施例獲得的氮化矽陶瓷球抗壓強度為3.6GPa，抗彎強度870MPa，韌性7.1Nm/cm2，使用溫度1000°C以上。
【權利要求】
1.一種氮化矽陶瓷球的製備工藝，以氮化矽粉為原料，其特徵在於，經過配料、製漿、噴霧乾燥、成型、定型、燒成、拋光獲得。
2.如權利要求1所述的一種氮化矽陶瓷球的製備工藝，其特徵在於，配料時加入氧化釔、氧化鋁、納米氮化矽以及乙醇，氧化釔、氧化鋁、納米氮化矽三者各自的加入量為氮化矽粉質量的0.1-1.0%。
3.如權利要求2所述的一種氮化矽陶瓷球的製備工藝，其特徵在於，三者各自的加入量為氮化娃粉質量的0.2-0.5%。
4.如權利要求2所述的一種氮化矽陶瓷球的製備工藝，其特徵在於，氮化矽粉的粒徑不大於I μ m。
5.如權利要求2所述的一種氮化矽陶瓷球的製備工藝，其特徵在於，定型時採用150-250MPa 的壓力保壓 3_5min。
6.如權利要求2所述的一種氮化矽陶瓷球的製備工藝，其特徵在於，燒成溫度不低於1700°C，燒結時間為10-14h。
7.如權利要求6所述的一種氮化矽陶瓷球的製備工藝，其特徵在於，定型後先進行脫膠再燒成，脫膠於1100-1200°C下進行8-12h。
【文檔編號】C04B35/584GK103524133SQ201310528294
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年10月30日 優先權日:2013年10月30日
【發明者】劉宗才, 田世昌, 劉榮安 申請人:鄭州駿科納鑫特種陶瓷製品有限公司