高耐磨氮化硅陶瓷的生产方法技术

高耐磨氮化硅陶瓷的生产方法。本发明专利技术公开了一种α-β复相氮化硅陶瓷的生产方法，其特征在于，所述氮化硅陶瓷原材料各组分及质量百分比含量为：氮化硅92％，氧化钇5％，三氧化二铝3％。将上述各组分混合制坯，采用三步气压烧结工艺生产，第一步，在低温低压氮气气氛将陶瓷坯体烧至气孔完全闭合，烧结温度1600～1650℃，氮气压力1MPa；第二步，调高温度，加大氮气压力，在高温下短暂停留，烧结温度1750～1780℃，氮气压力6MPa；第三步，迅速降温，长时间保温，烧结温度1400～1450℃，由高温到低温的降温速率为40℃／min，直至烧结致密。本发明专利技术生产的氮化硅陶瓷具有较好的耐磨性。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】。本专利技术公开了一种α-β复相氮化硅陶瓷的生产方法，其特征在于，所述氮化硅陶瓷原材料各组分及质量百分比含量为：氮化硅92％，氧化钇5％，三氧化二铝3％。将上述各组分混合制坯，采用三步气压烧结工艺生产，第一步，在低温低压氮气气氛将陶瓷坯体烧至气孔完全闭合，烧结温度1600～1650℃，氮气压力1MPa；第二步，调高温度，加大氮气压力，在高温下短暂停留，烧结温度1750～1780℃，氮气压力6MPa；第三步，迅速降温，长时间保温，烧结温度1400～1450℃，由高温到低温的降温速率为40℃／min，直至烧结致密。本专利技术生产的氮化硅陶瓷具有较好的耐磨性。【专利说明】
本专利技术涉及一种陶瓷材料
，具体涉及一种三步变温气压烧结生产高耐磨氮化硅陶瓷的方法。
技术介绍
氮化硅(Si3N4)陶瓷具有高强度，高耐磨性，耐高温，耐腐蚀，耐酸、碱、可在海水中长期使用，并具有绝电绝磁的良好性能。在800°C时，强度、硬度几乎不变，其密度为3.20g/cm3,几乎是轴承钢的1/3重量，旋转时离心力小，可以实现高速运转。还具有自润滑性，它可以使用到无润滑介质高污染的环境中。成为陶瓷轴承，混合陶瓷球轴承的首选球珠。为此，用作轴承的氮化硅陶瓷的耐磨性已成为陶瓷工作者关注的重要指标。α相氣化娃为等轴状晶型,具有较闻的硬度和抗热震性，β相氣化娃为长柱状晶型，具有较高的强度和韧性，前者为低温型，后者为高温型。α相和β相显微结构的差异及性能上的互补性，使得制备α-β复相氮化硅陶瓷可望具有更优的性能。通过改进复相氮化硅陶瓷中α相的含量，可以在较大范围内改善氮化硅陶瓷的耐磨性能。氮化硅陶瓷原料为α相，α相在1450~1550°C即开始转变为β相，氮化硅陶瓷在常规烧结温度(1750~ISOO0C )下为β相，很难保留α相。本申请采用三步变温气压烧结法使得α相未能完全转变成β相，从而制备α-β复相氮化硅陶瓷，进而改善其耐磨性。经对现有技 术的文献检索，未发现采用三步变温气压烧结法生产α-β复相氮化硅陶瓷的报导。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，改善现有氮化硅陶瓷的耐磨性，提供一种α复相氮化硅陶瓷的生产方法。本专利技术所需要解决的技术问题，可以通过以下技术方案来实现:一种α-β复相氮化硅陶瓷的生产方法，其特征在于，所述氮化硅陶瓷原材料各组分及质量百分比含量为:氮化硅92%，氧化钇5%，三氧化二铝3%。上述氮化硅中α相氮化硅质量百分比含量大于94%，氧化钇和三氧化二铝纯度(质量百分比)均大于99%。上述各组分的粒径分别为:氮化硅0.4~0.6 μ m，氧化钇1~311111，三氧化二铝0.3~0.5ym0将上述各组分混合制坯，采用三步气压烧结工艺生产，第一步，在低温低压氮气气氛将陶瓷坯体烧至气孔完全闭合，烧结温度1600~1650°C，氮气压力IMPa，保温时间30~60min ;第二步，调高温度，加大氮气压力，在高温下短暂停留，烧结温度1750~1780°C，氮气压力6MPa，保温时间10-15min ;第三步，迅速降温，长时间保温，烧结温度1400~1450°C，氮气压力6MPa，保温时间180~360min，由高温到低温的降温速率为40°C /min，直至烧结致密。由于本专利技术采用了三步变温气压烧结法，部分α相氮化硅未转变成β相，改善氮化硅陶瓷的耐磨性。【具体实施方式】为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合本专利技术的实施例作详细说明:本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例1:各组分及质量百分比含量为:氮化硅92%，氧化钇5%，三氧化二铝3 %。将上述各组分混合制坯，采用三步气压烧结工艺生产，第一步，在烧结温度1600°C，氮气压力IMPa，保温时间60min条件下，将陶瓷坯体烧至气孔完全闭合；第二步，调高温度，加大氮气压力，在烧结温度1780°C，氮气压力6MPa，保温时间15min条件下，短暂停留；第三步，迅速降温，长时间保温，在烧结温度1400°C，氮气压力6MPa，保温时间180min条件下，完成低温烧结，由高温到低温的降温速率为40°C /min，直至烧结致密。本实施例得到的α-β复相氮化硅陶瓷的体积密度为3.28g/cm3，抗折强度为780MPa，显微硬度为16.8G Pa。其中α相氮化硅质量百分比含量为25%。实施例2:各组分及质量百分比含量为:氮化硅92%，氧化钇5%，三氧化二铝3 %。将上述各组分混合制坯，采用三步气压烧结工艺生产，第一步，在烧结温度1650°C，氮气压力IMPa，保温时间30min条件下，将陶瓷坯体烧至气孔完全闭合；第二步，调高温度，加大氮气压力，在烧结温度1750°C，氮气压力6MPa，保温时间15min条件下，短暂停留；第三步，迅速降温，长时间保温，在烧结温度1450°C，氮气压力6MPa，保温时间360min条件下，完成低温烧结，由高温到低温的降温速率为40°C /min，直至烧结致密。本实施例得到的α-β复相氮化硅陶瓷的体积密度为3.29g/cm3，抗折强度为790MPa，显微硬度为16.2GPa。其中α相氮化硅质量百分比含量为15%。实施例3:各组分及质量百分比含量为:氮化硅92%，氧化钇5%，三氧化二铝3 %。将上述各组分混合制坯，采用三步气压烧结工艺生产，第一步，在烧结温度1600°C，氮气压力IMPa，保温时间60min条件下，将陶瓷坯体烧至气孔完全闭合；第二步，调高温度，加大氮气压力，在烧结温度1780°C，氮气压力6MPa，保温时间IOmin条件下，短暂停留；第三步，迅速降温，长时间保温，在烧结温度1450°C，氮气压力6MPa，保温时间240min条件下，完成低温烧结，由高温到低温的降温速率为40°C /min，直至烧结致密。本实施例得到的α-β复相氮化硅陶瓷的体积密度为3.28g/cm3，抗折强度为790MPa，显微硬度为16.6GPa。其中α相氮化硅质量百分比含量为22%。以上显示和描述了本专利技术的基本原理、主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术精神和范围的前提下本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本专利技术范围内。本专利技术要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。【权利要求】1.一种α-β复相氮化硅陶瓷的生产方法，其特征在于，所述氮化硅陶瓷原材料各组分及质量百分比含量为:氮化硅92%，氧化钇5%，三氧化二铝3 %。上述氮化硅中α相氮化硅质量百分比含量大于94%，氧化钇和三氧化二铝纯度(质量百分比)均大于99%。上述各组分的粒径分别为:氮化硅0.4~0.6 μ m，氧化钇1~3μm，三氧化二铝0.3~0.5 μ m。将上述各组分混合制坯，采用三步气压烧结工艺生产。2.根据权利要求1所述的一种α-β复相氮化硅陶瓷的生产方法，其特征在于，第一步，在低温低压氮气气氛将陶瓷坯体烧至气孔完全闭合，烧结温度1600~1650°C，氮气压力IMPa,保温时间30~60min ;第二步,调高温度,加大氮气压力，在高温下短暂停留,烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种α‑β复相氮化硅陶瓷的生产方法，其特征在于，所述氮化硅陶瓷原材料各组分及质量百分比含量为：氮化硅92％，氧化钇5％，三氧化二铝3％。上述氮化硅中α相氮化硅质量百分比含量大于94％，氧化钇和三氧化二铝纯度(质量百分比)均大于99％。上述各组分的粒径分别为：氮化硅0.4～0.6μm，氧化钇1～3μm，三氧化二铝0.3～0.5μm。将上述各组分混合制坯，采用三步气压烧结工艺生产。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈海，王亦臣，刘军，
申请(专利权)人：上海中耐高温材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31