[发明专利]一种氮化硅陶瓷脱水元件及其制备方法和应用

说明书

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种氮化硅陶瓷脱水元件及其制备方法和应用。本发明提供的氮化硅陶瓷脱水元件的制备方法，包括以下步骤：将氮化硅粉、氧化铝粉、氧化钇粉、氧化钛粉、聚乙二醇和水混合，得到浆料；将所述浆料进行喷雾造粒，将所得混料粉依次进行干压成型、冷等静压、排胶和烧结，得到所述氮化硅陶瓷脱水元件。在本发明中，干压有利于精准控制陶瓷素坯的尺寸，在冷等静压条件下，陶瓷素坯各方向承受均匀的压力，在尺寸可控的前提下进一步提高陶瓷素坯的密度和内部结构的均匀性。实验结果表明，采用本发明提供的制备方法制备的氮化硅陶瓷脱水元件体积密度高，力学性能优良。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种氮化硅陶瓷脱水元件及其制备方法和应用。

背景技术

脱水元件(脱水片)是造纸机的重要组成部分，脱水片的耐磨性和使用寿命直接影响造纸机的运行能力和成本。在脱水元件领域，氧化铝是一种经济且应用广泛的陶瓷材料，但其抗热冲击能力差，无法满足高速纸机的使用要求。相对于氧化铝而言，氮化硅更硬、更耐磨，对造纸机成形网的磨损小，具有合适的热传导性，并且具有优异的抗热冲击性，适宜作为高速纸机脱水元件的陶瓷材料。

目前，氮化硅陶瓷脱水元件的成型方式有注射成型和干压成型工艺，其中，注射成型的喂料配方、混炼及模具开发均较为困难，模具设计和注射熔体充模流动状态直接影响成型坯体的质量，脱水元件质量难以控制。干压成型是将陶瓷粉料压制成一定形状的坯体，在脱水元件等高刚性的扁平形状直棱柱结构陶瓷制品生产中具有成本低、材料利用率高的特点，但干压成型得到的素坯中素坯密度随压制方向的密度分层，导致烧结开裂、内部不均匀问题，这是由于粉料之间的内摩擦以及粉料与模具壁之间的摩擦，造成坯体内部的压力损失。

等静压成型也是陶瓷成型常见工艺，但单一使用冷等静压成型，素坯尺寸和形状不易精确控制，难以近尺寸成型脱水元件素坯。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种氮化硅陶瓷脱水元件及其制备方法，由本发明提供的制备方法制备的氮化硅陶瓷脱水元件具有密度均匀、尺寸精确的特点，无微裂纹，力学性能优良，满足造纸机脱水元件的使用需求。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种氮化硅陶瓷脱水元件的制备方法，包括以下步骤：

将氮化硅粉、氧化铝粉、氧化钇粉、氧化钛粉、聚乙二醇和水混合，得到浆料；

将所述浆料进行喷雾造粒，得到混料粉；

将所述混料粉依次进行干压成型、冷等静压、排胶和烧结，得到所述氮化硅陶瓷脱水元件。

优选的，所述氮化硅粉、氧化铝粉、氧化钇粉、氧化钛粉与聚乙二醇的质量比为(85～90)：(4～8)：(4～8)：(0.5～2)：(1～2)。

优选的，所述浆料的固含量为35～60％。

优选的，所述喷雾造粒的条件包括：供料泵压力为800～1200kPa，旋风压差为0.5～1kPa，喷塔进口温度为180～200℃，喷塔出口温度为90～100℃。

优选的，所述干压成型的条件包括：成型压力为2～5MPa，保压时间为1～10s。

优选的，所述冷等静压的条件包括：真空度≤1000Pa，压强为150～250Mpa，最高压强条件下的保压时间为50～400s。

优选的，所述烧结的保温温度为1700～1800℃，保温时间为1～2h。

本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的氮化硅陶瓷脱水元件，所述氮化硅陶瓷脱水元件中氮化硅的晶型为β相；

所述氮化硅陶瓷脱水元件中含有弥散分布的氮化钛第二相，所述弥散分布的氮化钛第二相尺寸≤50μm。