[发明专利]表面性质改进的具有含氮基质的烧结陶瓷产品

说明书

技术领域

本发明涉及包含由含氮基质粘结的颗粒材料(granulat)的烧结 陶瓷产品及其制造方法。

背景技术

含氮基质的存在意味着要通过反应性烧结进行制造。通常由氮气 氛供应的氮随后在烧结过程中反应以形成含氮基质，例如由SiAlON 制成，其充当颗粒材料(例如碳化硅、SiAlON或氧化铝)的粘结剂。 在下列描述中，这些产品被称作“含氮基质”材料。

具有含氮基质的烧结产品应该与通过非反应性烧结，例如通过烧 结Si₃N₄和BN粉末的混合物制成的产品加以区别。在非反应性烧结法 中，由原材料供应的氮在烧结过程中几乎或完全不反应，常使用石灰 (CaO)或氧化镁(MgO)促进烧结。非反应性烧结造成颗粒的聚结而 不产生粘结性基质。非反应性烧结比反应性烧结昂贵。此外，其产生 在烧结时具有更大收缩的产品。

具有含氮基质的烧结产品也应该与不含颗粒的产品加以区别。这 些后一类产品的性质通常相当不同，特别是在其热导率和耐蚀性方面。

具有氮化硅或SiAlON的含氮基质的耐火产品例如描述于如下文 献中：US 2,752,258、EP 0 153 000、或者US 4,533,646，其公开了 通过烧制气氛与混合物的组分，特别是与硅和氧化铝粉末反应而原位 形成的氮化物所粘结的刚玉基产品。这些产品也从公开了SiAlON型产 品的US4,243,621中获知或从US4,038,092中获知。为了改进具有含 氮基质的氮化硅产品的机械强度，US 4,038,092提议用氧化铝浸渍烧 结产品的表面并在氮气氛中烧制。这导致产生SiAlON表面层，其增强 了烧结产品的强度。

但是，具有含氮基质的烧结陶瓷材料，特别是具有氮化硅或 SiAlON基质的那些材料形成或多或少结晶的结构，其为有些伸长或针 状的形状，通常具有0.1至2微米的直径和最多大约1000微米的长度。 这些粒子结构在制成的部件表面上形成连续或不连续并且不太粘着性 的粉尘层(poussiéreuse)。这种粉尘层造成一些问题，特别是在与 接合水泥的粘着方面。其还会引起部件氧化，并在某些条件下造成加 速腐蚀的现象。最后，这种粉尘层可能或多或少规律的并可能随部件 而变，并产生颜色变化，这是不合乎用户要求的。

为了解决这些问题，有时在烧制后刷拭部件。但是这种操作耗时 且昂贵。

因此需要表面性质改进的具有含氮基质的烧结陶瓷产品，其可以 通过比现有技术便宜的方法制成。

发明内容

本发明的目的是满足此需求。根据本发明，借助于包含由含氮基 质粘结的颗粒材料的烧结陶瓷产品实现这个目的，显著的是，在产品 的表面层中存在至少一种选自钙和硼的防尘剂，在所述表面层中所述 防尘剂总体的质量比率高于在所述层下测得的相应比率。

“在表面层下”是指产品中紧接在表面层下延伸的区域。优选地， 这个区域在表面层下延伸最多5厘米，优选最多500微米。换言之， 为了确定在表面层下的防尘剂质量比率是否小于该层中的相应比率， 则比较表面层中和紧接在表面层下延伸的厚度最多5厘米，优选最多 500微米的层中的防尘剂的平均比率。

在本发明的一个实施方案中，表面层中的防尘剂比率高于在此表 面层下的产品任意点所测量的相应比率，也就是说，“在表面层下” 的区域包含除表面层外的整个产品。

产品的“表面层”与“在表面层下”的区域之间的边界由下述这 样的深度确定：从该深度开始，在从产品表面向中心进入的方向上， 防尘剂的比率基本保持不随深度而变，这个比率应当在该边界之后的 至少500微米内保持恒定。根据本发明，防尘剂的比率因而稳定到小 于在表面层中平均所测值的数值。

产品的所谓“表面层”是指这个产品中从其表面延伸到这个边界 的外围部分。在防尘剂沉积在坯件上的情况下，表面层对应于从产品 表面直到所沉积防尘剂可能的扩散区末端所延伸的区域。

尽管对此现象目前还不可能进行理论解释，但本发明人已经意外 地发现，由例如在坯件上沉积引起的钙和/或硼在烧结的含氮产品表面 的存在显著地降低了未粘着到该产品上的粒子比率。因而此后不再需 要刷拭烧结产品。

表面层优选地在产品的整个表面上延伸，但也可以仅在其一部分 上延伸。

本发明的烧结产品还优选具有一个或多个以下的任选特征：