[发明专利]多孔氮化硅陶瓷零件及其制造方法

说明书

本发明涉及陶瓷材料领域，具体涉及一种多孔氮化硅陶瓷零件及其制造方法。所述的多孔氮化硅陶瓷零件，由以下质量百分比的原料制造而成：SiO₂30～60％，活性炭10～25％，硅粉10～20％，α‑Si₃N₄5～20％，助烧剂3％～10％。本发明提供一种多孔氮化硅陶瓷零件，制造成本低，微观均匀性和气孔连通性好，机械强度高，制备形状多样，应用广泛；本发明还提供其制备方法。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料领域，具体涉及一种多孔氮化硅陶瓷零件及其制造方法。

背景技术

多孔氮化硅陶瓷综合了多孔陶瓷和氮化硅陶瓷的优点，透过性均匀，比表面积大，体积密度小，同时耐高温、耐腐蚀，是一种化学稳定性很高的多孔陶瓷材料，作为过滤、分离、吸音、透波材料，催化剂载体和生物陶瓷等，已广泛应用于航空航天、石油化工和生物医疗等领域，但多孔陶瓷孔隙率与强度之间的矛盾制约了其发展。多孔氮化硅陶瓷制备过程中，坯体成型是关键环节。传统成型方法为模压成型、等静压成型、注射成型，适合制备形状简单的制品，制备坯体的均匀性差、变形大，在某些特殊工业领域，传统成型工艺已不能满足要求。

目前市场上为满足高强度，高耐磨性的的氮化硅材料，多采用价格昂贵的纯度高的氮化硅粉末来满足市场的零件需求，但是昂贵的氮化硅原材料极大的限制了氮化硅陶瓷零件市场的推广与扩展，因此急需寻找一种制造成本低，制造工艺简单，又能依旧保证多孔氮化硅陶瓷零件的强度工艺方法。

专利CN200610041867.7公开了一种氮化硅多孔陶瓷及其制备方法，采用碳、二氧化硅粉末75-95％，氮化硅1-10％，烧结助剂Y₂O₃为2-20％，采用分散剂混合干燥后过筛，填入模具，采用压力成型工艺得到形体，置于氮气气氛中高温烧制，获得烧结体，气孔率大于60％，制备成本低，烧结机械性能好，但成型零件较为简单，反应过程存在失重反应。

专利CN201710114862.0公开了一种氮化硅多孔陶瓷的制备方法，采用的氮化硅粉体和烧结助剂与稀土氟化物，混合后加入聚乙烯醇球磨，烘干过筛，模压成型，在氮气气氛下烧制成氮化硅多孔陶瓷，得到的陶瓷气孔率高，抗弯强度大，但是采用的原料成本较高，限制企业推广应用。

专利CN201710384629.4公开了一种高孔隙率复杂多孔陶瓷的直接凝固浇筑成型制备方法，采用直接凝固浇筑成型方法，将陶瓷纤维、分散剂、水混合加入熔盐球磨后注入增材制造的无孔模具中固化干燥，烧结，得到多孔陶瓷，制备的陶瓷件孔隙率非常高，这种技术虽然可以制备不同简单的造型，不用脱模，直接将磨具烧化，但是这种应用仍然不能制备纯度较高的氮化硅陶瓷方法中，纯度不够，无法制备出高纯度的氮化硅零件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多孔氮化硅陶瓷零件，制造成本低，微观均匀性和气孔连通性好，机械强度高，制备形状多样，应用广泛；本发明还提供其制备方法。

本发明所述的多孔氮化硅陶瓷零件，由以下质量百分比的原料制造而成：

SiO₂粉末粒径D50≤1μm，纯度99.5％以上；硅粉为工业硅粉，粒径D50≤1μm，纯度99.5％以上。

α-Si₃N₄中α相＞95％，粉末粒径为1～10μm。

活性炭粒径D50≤100nm；助烧剂为Y₂O₃。

所述的多孔氮化硅陶瓷零件的制造方法，包括以下步骤：

(a)制备混合料：

(b)选择性激光烧结技术制作零件素坯；

(c)首次真空压力浸渍；