[发明专利]一种氮化硅陶瓷浆料、氮化硅陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明属于陶瓷材料的技术领域，尤其涉及一种氮化硅陶瓷浆料、氮化硅陶瓷及其制备方法和应用。本发明提供了一种氮化硅陶瓷浆料的制备方法包括以下步骤：步骤一、将氮化硅粉体加热处理，得到热氧化氮化硅粉体；步骤二、将所述热氧化氮化硅粉体与烧结助剂混合和干燥，得到干燥粉体；步骤三、将所述干燥粉体与树脂、分散剂、消泡剂和光引发剂混合，得到氮化硅陶瓷浆料。本发明具有以下优点：氮化硅粉体表面氧化处理成本低；显著提高氮化硅陶瓷浆料的固含量；减少氮化硅陶瓷浆料在光固化成型过程中的散射现象；减少氮化硅陶瓷浆料在光固化成型过程中所需的曝光时间，提高了成型效率；热氧化氮化硅粉体能促进烧结致密化及提高陶瓷性能。

技术领域

本发明属于陶瓷材料的技术领域，尤其涉及一种氮化硅陶瓷浆料、氮化硅陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

氮化硅陶瓷具有优异的高温性能、化学稳定性、力学性能，一直受到人们的广泛关注。而随着航天、工业等领域的发展，氮化硅陶瓷的应用要求不断提高，除了要求其能满足性能要求以外，还要满足应用场合对陶瓷部件的结构形状要求。传统成型方法都是将粉体或者含粉体的料浆进行模具成型，通过烧结等后处理得到陶瓷构件，再通过微加工得到满足要求的陶瓷件。这种模具成型的方法无法满足复杂件的要求，严重制约了氮化硅的应用和发展。

为了充分发展氮化硅材料，学者们提出固体无模具成型方法，通过增材制造技术直接成型出具有复杂形状的部件。这一方法能够不通过模具直接成型陶瓷，减少或避免了机加工环节，使得周期、成本下降。目前常用陶瓷快速成型方法有：FDM、3DP、SLM、SLS、DLP。光固化成型技术(SLA/DLP) 较其他技术更易制备致密氮化硅陶瓷。但是该技术需要一种高固相含量的氮化硅陶瓷浆料，以获得烧结致密体。但有学者研究指出氮化硅浆料在成型中存在以下问题：(1)目前氮化硅陶瓷浆料的固相含量低(约30vol％)；(2)成型过程中需要较高的曝光时间，所获得的单层固化深度较低；(3)由于氮化硅的折射率n为2.2，树脂介质的折射率n为1.4，其折射率较高，会对氮化硅陶瓷成型时引起大的散射。这三个主要问题限制了光固化成型技术及氮化硅陶瓷应用的发展。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种氮化硅陶瓷浆料、氮化硅陶瓷及其制备方法和应用，能有效解决传统的氮化硅陶瓷浆料的固相含量低，以及其光固化成型的曝光时间长和容易产生散射现象的技术缺陷。

本发明提供了一种氮化硅陶瓷浆料的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将氮化硅粉体加热处理，得到热氧化氮化硅粉体；

步骤二、将所述热氧化氮化硅粉体、烧结助剂、树脂、分散剂和光引发剂混合，得到氮化硅陶瓷浆料。

作为优选，所述热氧化氮化硅粉体的粒径为0.2-1μm。

作为优选，所述加热处理的温度为1000℃～1300℃，升温速率为 5～10℃/min，加热时间为1～5h。

作为优选，所述烧结助剂为金属氧化物，所述金属氧化物包括氧化铝、氧化钇、氧化镧、氧化铈和氧化钆中的一种或多种。

作为优选，所述树脂包括1,6-己二醇二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或多种、

作为优选，所述光引发剂包括苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦或/ 和(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦。

作为优选，所述步骤二具体包括：将所述热氧化氮化硅粉体与烧结助剂混合和干燥，得到干燥粉体；将所述干燥粉体与树脂、分散剂和光引发剂混合，得到氮化硅陶瓷浆料。

其中，所述步骤二还包括添加发泡剂，所述步骤二具体包括：将所述热氧化氮化硅粉体与烧结助剂混合和干燥，得到干燥粉体；将所述干燥粉体与树脂、分散剂、发泡剂和光引发剂混合，得到氮化硅陶瓷浆料

本发明还提供了一种氮化硅陶瓷浆料，包括所述的氮化硅陶瓷浆料的制备方法制得。