[发明专利]一种青色氮化硅陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及一种青色氮化硅陶瓷及其制备方法，所述制备方法包括：以氮化硅粉体或/和硅粉体作为原料粉体，再加入烧结助剂和着色剂并混合，得到混合粉体，所述烧结助剂选自Al₂O₃、AlN、CaO、MgO、Y₂O₃、YAG、Ce₂O₃、Y₂O₃:Ce³⁺中至少一种，所述着色剂为稀土金属钕的氧化物；将所得混合粉体和粘结剂混合，再经压制成型，得到陶瓷坯体；将所得陶瓷坯体经真空排胶后，再进行烧结，得到所述青色氮化硅陶瓷。

技术领域

本发明涉及一种青色氮化硅陶瓷及其制备方法和应用，属于陶瓷制备方法技术领域。

背景技术

氮化硅陶瓷是一种传统的结构陶瓷材料。具有高强度、高韧性、抗冲击和抗热震、介电损耗小等优良的性能，被广泛的应用于各个领域，如刀具、模具、耐火材料、阀门等。近年来，随着人们对装饰品要求的不断提高，彩色氮化硅陶瓷可凭借它优异的机械性能，鲜艳高雅的色调，金属光泽及环境友好，无毒害无过敏等特点，普遍应用于高档手表的表壳，表链，高级纽扣，手机外壳等，特别值得关注的是氮化硅陶瓷将成为5G时代手机背板的主要候选材料。

因为价带和导带之间的间隙很大(3.5-5.5eV)，氮化硅本身是无色的。但受添加剂，杂质和烧结条件的影响氮化硅陶瓷的颜色比较单调多为灰色，而且随着所形成的硅化物杂质的增加氮化硅陶瓷颜色变深。很明显单一的颜色难以满足人们对氮化硅陶瓷装饰材料日益增长的需求，因此，彩色氮化硅陶瓷的研究开发具有广阔的市场前景。青色象征着坚强，希望，古朴和庄重，传统的器物和服饰常常采用青色，同时青色作为一种中国特有的颜色，颇受人们的喜欢。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种青色氮化硅陶瓷及其制备方法和应用，且所得青色氮化硅陶瓷色彩分布均匀且机械性能优良。

一方面，本发明提供了一种青色氮化硅陶瓷的制备方法，包括：

以氮化硅粉体或/和硅粉体作为原料粉体，再加入烧结助剂和着色剂并混合，得到混合粉体，所述烧结助剂选自Al₂O₃、AlN、CaO、MgO、Y₂O₃、YAG、Ce₂O₃、Y₂O₃:Ce³⁺中至少一种，所述着色剂为稀土金属钕的氧化物；

将所得混合粉体和粘结剂混合，再经压制成型，得到陶瓷坯体；

将所得陶瓷坯体经真空排胶后，再进行烧结，得到所述青色氮化硅陶瓷。

较佳地，所述原料粉体、烧结助剂和着色剂的质量比为(85～96.5)：(5～0.5)：(10～3)，各质量百分比之和为100％，当原料粉体含有硅粉体时，所述硅粉的质量按照换算成氮化硅粉体后的质量计算。

较佳地，所述着色剂还包含稀土金属钪的氧化物、稀土金属钇的氧化物、稀土金属镧的氧化物、稀土金属铈的氧化物、稀土金属镨的氧化物、稀土金属钷的氧化物、稀土金属钐的氧化物、稀土金属铕的氧化物、稀土金属钆的氧化物、稀土金属铽的氧化物、稀土金属镝的氧化物、稀土金属钬的氧化物、稀土金属铒的氧化物、稀土金属铥的氧化物、稀土金属镱的氧化物、稀土金属镥的氧化物中的至少一种。其中氮化硅的显色原理主要是稀土金属离子进入氮化硅陶瓷的结晶相中与其他烧结助剂形成一种显色化合物结构而呈色。

较佳地，所述氮化硅粉体的粒径范围为0.5～20μm，优选为0.5～5μm；所述硅粉体的粒径范围为0.2～30μm，优选为0.5～10μm。