[发明专利]挤出成型薄壁氮化硅管件及其制备方法

说明书

本发明属于陶瓷材料制备领域，具体涉及一种挤出成型薄壁氮化硅管件及其制备方法。所述的挤出成型薄壁氮化硅管件，由如下重量百分比的原料制成：氮化硅粉体80‑98％，镁铝尖晶石1‑5％，氧化钇1‑19％，水16‑35％，木质素磺酸镁0.3‑0.8％，氢氧化铵0.1‑0.3％。本发明的挤出成型薄壁氮化硅管件，抗弯强度高，体积密度大，气孔率低，断裂韧性高，综合性能优异；本发明还提供其制备方法。

技术领域

本发明属于陶瓷材料制备领域，具体涉及一种挤出成型薄壁氮化硅管件及其制备方法。

背景技术

氮化硅陶瓷具有高强度、高硬度、耐磨损、抗化学腐蚀、自润滑等优异性能。可以用来制造高端装备的关键部件，广泛应用于钢铁、电力、化工、有色金属冶炼铸造、高铁、航空航天、军事等领域。制造氮化硅陶瓷薄壁管材有冷等静压成型、凝胶注膜成型、注浆成型、热压注成型等方法。但是冷等静压成型工艺效率低下，成本高；凝胶注膜成型干燥易变形、开裂；注浆成型、热压注成型效率低，产品性能低下。挤出成型效率高适合规模化生产。

专利CN201711393046.4中公开了一种氮化硅铁-方镁石-镁铝尖晶石复合材料及制备方法，该材料按重量百分比计的原料组成为72-95％的高纯镁砂，5-18％的镁铝尖晶石，5-25％的氮化硅铁，外加上述原料总量2-5％的亚硫酸纸浆废液为结合剂。制备的产品具有强度高、荷重软化温度高、耐磨性好、热震稳定性好等特点，但其气孔率较高，且韧性不佳，不能用于制备管件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种挤出成型薄壁氮化硅管件，抗弯强度高，体积密度大，气孔率低，断裂韧性高，综合性能优异；本发明还提供其制备方法。

本发明所述的挤出成型薄壁氮化硅管件，由如下重量百分比的原料制成：

其中氮化硅粉体、镁铝尖晶石、氧化钇的总重量百分比为100％，木质素磺酸镁、氢氧化铵、水以占氮化硅粉体、镁铝尖晶石、氧化钇总重量的百分比计。

氮化硅粉体、镁铝尖晶石、氧化钇的平均粒度D50＝1-10μm。

氮化硅粉体的氮化硅含量≥99wt％，α-氮化硅含量≥92wt％。

镁铝尖晶石、氧化钇的纯度≥99.999wt％。

木质素磺酸镁、氢氧化铵的纯度≥99.98wt％。

本发明加入氢氧化铵阻止了氮化硅在水基泥料状况的分解，减少了制品中的氧含量，提高制品抗弯强度、热导率等性能。

本发明所述的挤出成型薄壁氮化硅管件的制备方法，步骤如下：

(1)将镁铝尖晶石、氧化钇在水介质中细磨至D50＝0.3-0.5μm，干燥备用；将氮化硅粉体在乙醇介质中细磨至D50＝0.3-0.5μm，喷雾干燥备用；

(2)将步骤(1)干燥后的镁铝尖晶石、氧化钇、氮化硅粉体和木质素磺酸镁、氢氧化铵混合，在强力搅拌机中进行干混，再加入水湿混，制得泥料；

(3)将步骤(2)制得的泥料装入有塑料内衬的容器内，均化4-12h，加入塑性挤出机中挤出，制得坯体；

(4)挤出的坯体采用半圆型真空吸盘吸住再转送至角铝托架放在干燥架上干燥，坯体干燥后备用；

(5)干燥后的坯体装入V型石墨托架，再装入气压烧结炉中，气压烧结即得氮化硅管件。

步骤(1)中，细磨采用砂磨机细磨4-8h，砂磨机的砂磨球直径为0.6-0.8mm。

步骤(1)中，乙醇纯度≥98wt％，水为去离子水。