ＳｉＡｌＯＮ陶瓷及其制造方法技术

α′－β′ＳｉＡｌＯＮ陶瓷体（２０，３０）及其制造方法，该陶瓷体由包括氮化硅粉体的起始粉体混合物制成，该氮化硅粉体中的β－氮化硅含量的范围是下限等于氮化硅粉体的０重量且上限等于约１．６重量％。该粉体混合物还包括向ＳｉＡｌＯＮ陶瓷体提供铝、氧、氮和两种选定稀土元素的一种或多种粉体，其中所述选定稀土元素选自三个特定稀土元素组的至少两组中。

SiAlON ceramic and process for producing the same

Alpha 'beta' SiAlON ceramic body (20, 30) and a manufacturing method of the ceramic body is made from a starting powder mixture including silicon nitride, silicon nitride content in the range of beta silicon nitride powder in the lower limit is equal to the weight of silicon nitride powder 0 and the upper limit is equal to about 1.6 weight%. The powder mixture also includes aluminum, oxygen, nitrogen and two selected rare earth elements of one or more of the powder to the SiAlON ceramic body, wherein the selected rare earth elements selected from the group consisting of three specific groups of at least two rare earth elements in the group.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】SiAlON陶资及其制造方法专利技术背景本专利技术涉及一种陶瓷材料及其制造方法，该陶乾材料包含硅铝氧 氮化物(SiAlON)和稀土成分。SiAlON材料具有许多应用，例如用于各种金属切削应用中的刀 头(cuttinginsert)和用于各种磨损应用的磨损件(例如，用于泵的柱塞 杆、球头柱塞坯(blank)、井下泵的单向阀坯、衬套、喷砂嘴以及其 它磨损和冲击应用)。公开SiAlON材料的代表性专利有Yeckley的 美国专利No.4563433和Yeckley的美国专利No.4711644以及YecWey 的美国专利No.6693054。 一篇讨论SiAlON材料的文章是Izhevskiy 等的"Progress in SiAlON ceramics", Journal of the European Ceramic Society 20 (2000),第2275-2295页。SiAlON材料可含有a' ( alpha prime )相和卩'(beta prime )相， 以及一种或多种其它相，例如玻璃态相和/或结晶相。a'SiAlON相可具有化学式MxSiu,+n)Alm+nOnN^，其中M是U、 Ca、 Y、 Mg或者其它镧系元素，并且其中x的理论最大值是2， n值范围在大于0和小 于或等于2.0之间，且m值范围在大于或等于0.9和小于或等于3.5 之间。p'SiAlON相可具有化学式Si6_zAlzOzN8.z,其中0<z^4.2。上述Yeckley的美国专利No.6693054公开了 一种含a'SiAlON相 和p'SiAlON相的SiAlON材料。这种陶瓷材料中添加有镱，因而 a'SiAlON相的化学式为YbxSio +n)AlmOnN16m。在某些情况下，具有存 在的玻璃态相或者结晶相。此外，Yeckley的美国专利No.6693054 公开了一种用不含或者含有少量(即下限等于0重量％且上限等于约 1.6重量％的量)p氮化硅的氮化硅起始粉体制造含镱的a-p SiAlON 的方法。SiAlON材料可包含a'SiAlON相和p'SiAlON相，以及进一步含有分散在整个SiAlON基体中的碳化硅颗粒。Mehrotra等的美国专利 No.4826791中公开了这样的SiAlON材料。Mehrotra等的美国专利No.5370716公开了一种包含p' SiAlON 相的高Z-SiAlON材料。这种p'SiAlON相的化学式为Si6.zAlzOzN8_z， 其中l<z<3。Chen等的美国专利No.5908798公开了一种具有相对高比例(即 大于存在的任何其它相)的a'SiAlON的SiAlON陶瓷。Chen等的这 个'798专利列出了下列添加剂Li、 Mg、 Ca、 Y、 Nd、 Sm、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb、 Lu或者它们的混合物。更优选的添加剂是 Nd、 Yb、 Sm、 Y、 Li或者它们的混合物。Chen等的这个'798专利中 的每个实施例似乎都只使用了列表中指定的添加剂中的一种。Chen 等的这个'798专利似乎使用了包含约93重量％的p氮化硅和约7重量 %的a氮化硅的起始氮化硅粉体。Chen等似乎没有提到由包括不含或 者含少量(即下限等于0重量％且上限等于约1.6重量％的量)p氮化 硅的氮化硅起始粉体的起始粉体混合物制成的SiAlON陶瓷。Hwang等的美国专利No.5413972公开了 一种基本上不含玻璃的 a-p SiAlON陶瓷材料，该材料包括在a-SiAlON相中作为阳离子元素 M的添加剂，且该材料的化学式为Mx(Si，Al)12(0，N)16，其中0<x<2。 这些添加剂是Sr、 Ca、 Mg、 Li、 Na、 Ce、 Y、 Nd、 Sm、 Gd、 Dy、 Er和Yb。具体的实施例使用钇(Y)和锶(Sr)并将它们以氧化物 形式加入到起始粉体混合物中。氮化硅起始粉体由UBE工业公司以名 称SNE-10提供。Tien等的专利声称SNE-10的卩/(a+p)比例小于5%。 本申请人认为来自UBE工业公司的SNE-10氮化硅粉体包含约2重量 。/。的P氮化硅，且余量包括a氮化硅和不可避免的杂质。Hwang等的 这个'972专利似乎没有提到由包括不含或者含少量(即下限等于0重 量％且上限等于约1.6重量％的量)|5氮化硅的氮化硅起始粉体的起始 粉体混合物制成的SiAlON陶瓷。Tien等的美国专利No.6124225公开了一种具有高比例的a' SiAlON的SiAlON陶瓷材料。Tien等列出了下列添加剂:Nd、 Sm、Gd、 Dy、 Yb和Y以及它们的混合物，并且Gd是优选的添加剂。在 一个优选实施方案中，起始氮化硅粉体含有约95重量％的a氮化珪。 Tien等的这个'225专利似乎没有提到由包括不含或者含少量(即下限 等于0重量％且上限等于约1.6重量％的量)p氮化硅的氮化硅起始粉 体的起始粉体混合物制成的SiAlON陶资。Yamada等的美国专利No.5200374公开了 一种a-卩SiAlON陶资 材料。Yamada等的这个'374专利列出了如下的许多添加剂Ho、 Er、 Tm、 Yb或者Lu，其中的实施例似乎只用了一种添加剂。起始粉体似 乎包括a- SiAlON粉体和性质类似于UBE工业公司的SNE-10粉体的 氮化硅粉体，其中申请人认为UBE-10氮化硅粉体含有约2重量％的 P氮化硅，余量包括a氮化硅和不可避免的杂质。Yamada等的这个'374 专利似乎没有提到由包括不含或者含少量(即下限等于0重量％且上 限等于约1.6重量％的量)p氮化硅的氮化硅起始粉体的起始粉体混合 物制成的SiAlON陶瓷。UBE工业公司的日本专利公开No.5-43333列出了 Ho、 Er、 Tm、 Yb和Lu作为SiAlON陶瓷材料的添加剂。实施例似乎只用了一种添 加剂。这个日本专利公开似乎没有提到由包括含至少2重量％并且可 能更大含量的P氮化硅的氮化硅起始粉体的起始粉体混合物制成的 SiAlON陶资。Shen等的标题为"Reactions Occurring in Post Heat画Treateda/p Sialons: On the Thermal Stability of a-SiAlON，，的文章(Journal of the European Ceramic Society 16 (1996)第873-883页)列出了单独使用 的如下元素Nd、 Sm、 Dy和Yb。在该文章中指定起始氮化硅粉体 是UBE SN-EIO。在Shen等的文章中似乎没有关于由包括不含或者含 少量(即下限等于0重量％且上限等于约1.6重量％的量)p氮化硅的 氮化硅起始粉体的起始粉体混合物制成的SiAlON陶瓷的任何教导。Wang等的标题为"Preparation of R-a'p'-Sialons (R=Sm， Gd， Dy， Y and Yb) by Pressureless Sintering"的文章(Journal of the European Ceramic Society 13 (1994)第461-465页)列出了如下元素S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由起始粉体混合物制成的ＳｉＡｌＯＮ陶瓷体，所述起始粉体混合物包括氮化硅粉体和向该ＳｉＡｌＯＮ陶瓷体提供铝、氧、氮、和至少两种选定稀土元素的一种或多种粉体，其中所述选定稀土元素选自下面三组稀土元素的至少两组中，其中第Ⅰ组包括Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ和Ｅｕ，且第Ⅱ组包括Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ和Ｈｏ，且第　Ⅲ组包括Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ和Ｌｕ，并且该ＳｉＡｌＯＮ陶瓷体包括：含有α′ＳｉＡｌＯＮ相和β′ＳｉＡｌＯＮ相的两相复合物，且α′ＳｉＡｌＯＮ相中含有一种或多种选定的稀土元素，不包括Ｌａ和Ｃｅ；并且氮化硅粉体占起始粉体混合物的至少约７０重量％，氮化硅粉体中β－氮化硅含量的下限等于氮化硅粉体的０重量％且上限等于约１．６重量％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：RL耶克利，
申请(专利权)人：钴碳化钨硬质合金公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]