一种利用粘结剂喷射成型技术制备的氮化硅陶瓷及方法

技术特征：
1.一种利用粘结剂喷射成型技术制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、将80～95重量份的氮化硅粉体和5～20重量份的烧结助剂经球磨混匀后、喷雾造粒，制得球形粉体；s2、将s1制得的球形粉体作为打印原料，设置打印参数，根据预设的结构进行粘结剂喷射打印，得到生坯；s3、对所述生坯清除残粉、后固化及脱脂处理，得到脱脂坯体；s4、对所述脱脂坯体进行渗硅处理，得到氮化硅-硅的复合坯体；s5、将所述复合坯体在氮气氛围下于1200～1500℃进行硅氮化处理，然后升温至1600～1900℃进行高温烧结，得到氮化硅陶瓷烧结体；s6、对所述氮化硅陶瓷烧结体进行热等静压处理，得到氮化硅陶瓷产品。2.如权利要求1所述的利用粘结剂喷射成型技术制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于，所述步骤s1中，球形粉体的粒径为20～100μm。3.如权利要求1所述的利用粘结剂喷射成型技术制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于，所述氮化硅粉体粒径为0.1～2μm，α相氮化硅含量大于90％。4.如权利要求1所述的利用粘结剂喷射成型技术制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于，所述烧结助剂选自al2o3、mgo、tio2、zro2、ce2o3、li2o、y2o3、la2o3、yb2o3、lu2o3、sm2o3、gd2o3、金属ni中的一种或者多种，粒径为0.1～1μm，纯度大于99.5％。5.如权利要求1所述的利用粘结剂喷射成型技术制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于，所述步骤s3中，后固化处理的温度为100～300℃，保温时间为0.5～3h；脱脂处理在空气中进行，具体参数为：以0.5～10℃/min的速率升温至300～600℃，保温时间为1～6h，然后以0.5～10℃/min的速率降至室温。6.如权利要求1所述的利用粘结剂喷射成型技术制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于，所述步骤s4的渗硅处理具体操作为：在真空烧结炉中，将粒径为0.5～10μm硅粉放置氮化硼坩埚中，将所述脱脂坯体放置在硅粉上，将真空烧结炉抽真空至10pa以下，以5～10℃/min的速率升温至1410～1700℃，保温为1～3h，然后以5～10℃/min的速率降至室温。7.如权利要求1所述的利用粘结剂喷射成型技术制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于，所述步骤s5的氮气分压为1～6mpa，硅氮化处理的时间为1～3h，高温烧结的时间为1～12h。8.如权利要求1所述的利用粘结剂喷射成型技术制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于，所述步骤s6中，热等静压处理的温度比高温烧结的温度低100～200℃，热等静压处理的时间为1～6h，氮气分压为50～200mpa。9.如权利要求1所述的利用粘结剂喷射成型技术制备氮化硅陶瓷的方法，其特征在于，所述步骤s1的操作具体包括：将氮化硅粉体、烧结助剂、溶剂和研磨球一起进行球磨混匀，球磨转速为200～400rpm，球磨时间为0.5h～6h，然后烘干混合粉体除去溶剂，过筛，喷雾造粒，制得球形粉体。10.一种氮化硅陶瓷，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的方法制得。

技术总结
本发明公开了一种利用粘结剂喷射成型技术制备的氮化硅陶瓷及方法，涉及氮化硅陶瓷材料制备技术领域。本发明提供的制备氮化硅陶瓷的方法，将原料氮化硅粉体和烧结助剂混匀后重新喷雾造粒，得到的球形粉体可以确保其具有良好的流动性，适合粘结剂喷射成型技术；进一步地，优选原料的粒径为亚微米级，以提高粉体的烧结活性；然后利用粘结剂喷射打印制得生坯，再经过真空渗硅处理，结合氮化处理，使得硅与氮气反应原位生成氮化硅，从而减少坯体的内部空隙，经过高温烧结后得到致密度较高的氮化硅陶瓷，最后，通过热等静压处理，进一步排出氮化硅陶瓷内部残留的气孔，从而获得高致密度、力学性能良好的大尺寸复杂结构的氮化硅陶瓷部件。件。


技术研发人员：伍尚华 黎业华 龙国钦
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：2023.06.01
技术公布日：2023/8/31