[发明专利]一种氮化硅烧结体添加剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化硅烧结体的发热体添加剂。

背景技术

氮化硅是氮、硅两种元素通过强共价键结合组成的原子晶体化合物，生成 热为733.6kJ/mol，相比两个氮原子结合生成氮气(N₂)所释放的941.69kJ/mol 低出许多，因此无烧结助剂条件下即使达到了烧结温度，α-氮化硅也会分解生成 氮气和游离硅而不烧结。现有技术通过加压或添加烧结助剂抑制了氮化硅的分 解，实现烧结。通常添加的烧结助剂为稀土元素氧化物，如氧化钇、氧化镧， 它们能够有效地阻止Si3N4在烧结过程中的分解。

CN1229829A公开了一种氮化硅发热体及其制造方法，其以氧化铝、氧化钇 和氮化铝作为烧结助剂，在烧结温度高于1700℃实现热压烧结。CN1849017A 公开的氮化硅发热体以及其无压低温烧结制备方法是以氧化铝、氧化钇、氮化 铝、氮化硼、氧化硅、氧化铈和氧化镁的混合物作为烧结助剂，在烧结温度为 1500～1800℃、常压氮气保护条件下烧结所得。

为了实现氮化硅的致密化烧结，以上的技术都是在氮化硅基体粉末中添加 如氧化钇和其它氧化物或者氮化物等作为烧结助剂，烧结助剂的添加使烧结过 程顺利进行，但其共同的弊端是烧结温度高，均高于1500℃。烧结温度高，需 要提高烧结炉及其辅助装置的耐热规格，这样会大大增加烧结设备的成本，此 外，烧结温度高，难以采用连续制造工艺来制备氮化硅烧结体，限制了烧结体 的批量生产。目前尚无一种使氮化硅烧结体能在常压或者微正压、可以在低于 1500℃的烧结条件下实现快速烧结的氮化硅烧结体添加剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种使氮化硅烧结体能在常压或者微正 压、可以在低于1500℃的烧结条件下实现快速烧结的氮化硅烧结体添加剂。

本发明采用的技术方案是：一种氮化硅烧结体添加剂，其特征是由烧结助 剂和活性复合氧化物组成，它们的重量百分比含量(以下百分比含量数据若无 特殊说明均为重量百分比，wt.％)为：烧结助剂29.5％～65.2％，活性复合氧化 物34.8～70.5％；

所述活性复合氧化物是氧化锂(Li₂O)和三氧化二钇(Y₂O₃)、二氧化硅 (SiO₂)和含铝化合物化合生成的化合物或者是氧化锂(Li₂O)和三氧化二镧 (La₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)和含铝化合物化合生成的化合物；

所述含铝化合物是指氮化铝(AlN)或者三氧化二铝(Al₂O₃)或者是三氧 化二铝(Al₂O₃)与水、二氧化碳(CO₂)、二氧化硅(SiO₂)中的一种化合形 成的化合物，该化合物在1150℃左右温度下微波焙烧时可释放并提供所需的三 氧化二铝(Al₂O₃)。

所述的氮化硅烧结体添加剂，其活性复合氧化物中，各组分的重量百分比 含量为：氧化锂12～15.2％、三氧化二钇45～52％、含铝化合物21～25.7％、二氧 化硅11～14.2％或者氧化锂13～16.4％，三氧化二镧40～45.5％，二氧化硅 12～15.5％、含铝化合物23～28.1％。

所述烧结助剂为三氧化二钇(Y₂O₃)或三氧化二镧(La₂O₃)。

活性复合氧化物的制备方法：

1、组分A：将Li₂CO₃和Y₂O₃按Li₂CO₃∶Y₂O₃＝73～76％∶23.5％～26％比 例或Li2O3和La₂O₃按Li₂CO₃∶Y₂O₃＝75～78.5％∶21.5％～25％比例混合，研磨 均匀后过80目筛，在1500～1550℃条件下焙烧，保温3h，随炉冷却后至室温后 粉碎待用；