[发明专利]一种用于氮化硅陶瓷抛光的抛光粉制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种抛光粉的制备技术领域，特别涉及一种氮化硅陶瓷抛光粉的制备工艺及用于氮化硅陶瓷抛光中。

背景技术

氮化硅是在人工条件下合成的化合物。虽早在140多年前就直接合成了氮化硅，但当时仅仅作为一种稳定的“难熔”的氮化物留在人们的记忆中。二次大战后，科技的迅速发展，迫切需要耐高温、高硬度、高强度、抗腐蚀的材料。经过长期的努力，直至1955年氮化硅才被重视，七十年代中期才真正制得了高质量、低成本，有广泛重要用途的氮化硅陶瓷制品。

氮化硅的强度很高，尤其是热压氮化硅，是世界上最坚硬的物质之一。它极耐高温，强度一直可以维持到1200℃的高温而不下降，受热后不会熔成融体，一直到1900℃才会分解，并有惊人的耐化学腐蚀性能，能耐几乎所有的无机酸和30％以下的烧碱溶液，也能耐很多有机酸的腐蚀；同时又是一种高性能电绝缘材料。

氮化硅是一种重要的结构陶瓷材料。它是一种超硬物质，本身具有润滑性，并且耐磨损，为原子晶体；高温时抗氧化。而且它还能抵抗冷热冲击，在空气中加热到1000℃以上，急剧冷却再急剧加热，也不会碎裂。正是由于氮化硅陶瓷具有如此优异的特性，人们常常利用它来制造轴承、气轮机叶片、机械密封环、永久性模具等机械构件。如果用耐高温而且不易传热的氮化硅陶瓷来制造发动机部件的受热面，不仅可以提高柴油机质量，节省燃料，而且能够提高热效率。因此制造表面光滑的氮化硅陶瓷过程中其抛光过程十分重要。

氮化硅陶瓷制品生产工艺包括：成型→烧结→粗磨→打磨→抛光。氮化硅陶瓷抛光过程质量的好坏直接影响其产品的质量，所以说抛光过程在氮化硅陶瓷生产过程中十分重要，在抛光过程中所用的抛光粉直接影响氮化硅陶瓷制品的抛光质量。

氮化硅陶瓷的抛光是一个极其复杂的机械化学过程。在这个过程中，除了机械作用外，还有氮化硅陶瓷组分、抛光粉成分和抛光模成分之间的化学作用。因此，在抛光粉体系中，化学组成的变化，将导致抛光模与氮化硅陶瓷之间的粘附力发生变化，也导致在工作区域温度、抛光粉浓度发生变化，最终影响抛光效率。因此，抛光粉的化学组成对氮化硅陶瓷抛光效果至关重要。氮化硅陶瓷硬度较度高，晶粒细小、均匀。抛光处理后光洁度高，所以在加工氮化硅陶瓷时需要抛光粉有很高的硬度，又要柔软细腻。

就抛光粉而言，不同的抛光粉有不同的抛光能力。抛光粉通常由氧化铈、氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化锆、氧化铬、氧化锡等组份组成，不同的材料的硬度不同，在水中的化学性质也不同，因此使用场合各不相同。氧化铝和氧化铬的莫氏硬度为9，氧化铈和氧化锆为7，氧化铁更低。碳化硅陶瓷抛光过程中，要加入抛光粉，现在人们大多都用三氧化二铬粉，即采用单一磨料即单一抛光粉进行抛光，但这种单一抛光粉对氮化硅陶瓷的抛光达不到优良的抛光效果。可能是单一抛光粉在抛光摩擦过程中。抛光粉的粉粒之间流动性或软硬度不能互补。几种氧化物复配可以克服上述的不足，中国专利申请CN101362925B中公开了一种抛光光学元件的复配抛光粉及制备方法和抛光工艺，是有0.5份～3份的三氧化二铬和1.0份的三氧化二铝组成的，但这种复合抛光粉的耐磨性达不到氮化硅陶瓷的抛光要求。

氮化硼耐腐蚀，电绝缘性很好，通常制得的氮化硼是石墨型结构，俗称为白色石墨。另一种是金刚石型，和石墨转变为金刚石的原理类似，石墨型氮化硼在高温(1800℃)、高压(8000Mpa)[5～18GPa]下可转变为金刚型氮化硼。是新型耐高温的超硬材料，莫氏硬度超过10，其粒度均匀、硬度高、自锐性强，切削能力较强，化学性质稳定，导热性好。本申请将氮化硼与稀土氧化物、氧化铬制备一种用于氮化硅陶瓷抛光的抛光粉，该抛光粉具有硬度高、流动性好和导热性好、软硬度不能互补等优点。

发明内容

本发明的目是提供一种能减少抛光划痕、提高抛光粉摩擦硬度，提高氮化硅陶瓷光洁度的抛光粉的制备方法及工艺；

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种氮化硅陶瓷抛光粉的制备方法，特征在于该方法具有以下工艺步骤：在反应器中，按质量百分比加入8％～11％的氯化铈，28％～38％的三氧化铬，2％～5％十二烷基苯磺酸钠溶解于水中，再加入10％～20％的三氧化二铝，32％～45％的氮化硼，搅拌呈浆液，再将3％～8％草酸溶解于水后加入，各组分之和为百分之百，水不计入组分，常压下，搅拌，加入热85℃，反应18～24h，使氯化铈生成颗粒均匀的草酸铈，固液分离，在1100℃～1150℃焙烧5～8h，冷却后，经气流粉碎，即得氮化硅陶瓷抛光粉，所得到的氮化硅陶瓷抛光粉的粒径为0.2～2.0μm的范围内。