[发明专利]一种致密的氮化硅/六方氮化硼复合陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种致密的氮化硅/六方氮化硼复合陶瓷及其制备方法，属于无机材料技术领域，该复合陶瓷包括以下重量份数的原料：立方氮化硼粉体10‑15份、六方氮化硼粉体23‑35份、立方氮化硅1‑3份和溶剂45‑55份。同时公开了该复合陶瓷的制备方法，具体包括以下步骤：(1)前驱体粉体的制备；(2)致密的氮化硅/六方氮化硼复合陶瓷的制备。本发明中所制备的氮化硅/六方氮化硼复合陶瓷结构致密且无需引入任何添加剂，且对高温熔体有良好的耐腐蚀作用，其品质满足高端工业材料的使用要求。

技术领域

本发明涉及无机材料技术领域，更具体的说是涉及一种致密的氮化硅/六方氮化硼复合陶瓷及其制备方法。

背景技术

六方氮化硼作为一种类石墨结构的无机材料，具有耐高温，高导热率，出色的高温稳定性和优异的低介电和绝缘性能,因此在各个重要领域，如金属冶炼行业起着重要的作用。高密度的六方氮化硼陶瓷是非晶合金宽带陶瓷喷嘴和薄带连铸侧封板方面均有巨大的应用前景。

六方氮化硼由于其片状结构和稳定的化学性质，难以烧结成致密的陶瓷块体，为了提高烧结密度，往往需要添加烧结助剂，这样就造成了其高温下的低强度、高变形率，使其综合性能大大降低。

立方氮化硅作为氮化硅的第三种物相，具有比α-Si₃N₄和β-Si₃N₄高的体积模量和硬度，是继金刚石和立方氮化硼之后的第三种超硬材料。

因此，如何提供一种具有高的致密度，高的强度和良好的使用性能的陶瓷材料是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种具有高的致密度，高的强度和良好的使用性能的致密氮化硅/六方氮化硼复合陶瓷材料制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种致密的氮化硅/六方氮化硼复合陶瓷，包括以下重量份数的原料：

立方氮化硼粉体10-15份、六方氮化硼粉体23-35份、立方氮化硅1-3份和溶剂45-55份。

优选的，所述溶剂为无水乙醇。

优选的，所述立方氮化硼粉的平均粒径为200nm和400nm；所述200nm立方氮化硼粉与400nm立方氮化硼粉的质量比为1:3。

有益效果：本发明中的立方氮化硅对抵抗高温熔体的腐蚀有显著效果。

一种致密的氮化硅/六方氮化硼复合陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)前驱体粉体的制备：分别称取平均粒径为200nm和400nm的立方氮化硼粉末、六方氮化硼粉末和立方氮化硅，混合后研磨充分，然后加入溶剂超声分散20-30min，再在65℃下搅拌使溶剂蒸发至溶液呈糊状后60℃烘干，然后向烘干后物料中滴入湿磨介质湿磨至物料干燥，重复滴入湿磨介质并湿磨至物料干燥步骤4次后过筛，获得前驱体粉末；

(2)致密的氮化硅/六方氮化硼复合陶瓷的制备：将所述前驱体粉末放置到模具中，在保护气氛下热压烧结后得到所述致密的氮化硅/六方氮化硼复合陶瓷。

优选的，步骤(1)中所述过筛为利用不锈钢标准筛过筛，且所述不锈钢标准筛尺寸为120目/0.15mm。

优选的，步骤(1)中所述研磨为在研钵中研磨10min；

所述超声分散功率为120W；

所述搅拌速度为300转/min，时间为5h；

所述湿磨介质为无水乙醇。

优选的，步骤(2)中所述烧结为热压烧结，具体包括以下步骤：