[发明专利]碳化硅陶瓷表面制备Si3N4晶须增强β‑Sialon陶瓷涂层的方法

摘要

本发明公开了一种碳化硅表面制备Si3N4晶须增强β‑Sialon陶瓷涂层的方法，包括以下制备步骤1、基体处理，2、胶的制备，3、陶瓷浆料的制备，4、料浆喷涂，5、试样干燥，6、试样烧结；所制备的Si3N4晶须增强β‑Sialon陶瓷涂层厚度均匀可控，结构致密，无微观裂纹。该方法所制备的杂质相少，Si3N4晶须表面参与化学反应与β‑Sialon陶瓷基体紧密结合；该方法具有简单、灵活、高效且易于工业化应用的特点。

主权项

碳化硅表面制备Si3N4晶须增强β‑Sialon陶瓷涂层的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)基体处理：选取碳化硅陶瓷基体，使用200目，500目，800目砂纸逐次研磨至基体表面光滑平整，然后将研磨后的碳化硅陶瓷基体放入蒸馏水中超声清洗15～25min，清洗后将基体放入烘箱，在70～80℃下烘干2～3h；(2)胶的制备：将质量比为聚乙烯醇缩丁醛∶无水乙醇＝1∶10的聚乙烯醇缩丁醛和无水乙醇混合，搅拌10‑20min，制备成聚乙烯醇缩丁醛胶溶液；(3)陶瓷浆料的制备：将Si3N4、AlN、Al2O3、Y2O3、Nd2O3混合物和无水乙醇混合，其固含量为60％，其中Si3N4、AlN、Al2O3、Y2O3、Nd2O3原料粉末中，质量比为Si3N4∶AlN∶Al2O3∶Y2O3∶Nd2O3＝51∶14∶34∶8∶4，以氧化锆球为磨球，将原料粉末和无水乙醇的混合物以及氧化锆置于篮式研磨机中研磨6h，之后将聚乙烯醇缩丁醛胶溶液加入到研磨后的混合物中，继续研磨1h，制备成β‑Sialon陶瓷料浆，其中加入的胶溶液与原料粉末和无水乙醇的混合物的质量比为1∶10，将Si3N4晶须加入到制备好的β‑Sialon陶瓷料浆中，研磨30min；所述Si3N4、AlN、Al2O3、Y2O3、Nd2O3原料粉末颗粒直径为20‑60μm；所述Si3N4晶须直径为0.2～1μm，长径比为5～10；所述氧化锆球直径为2mm，氧化锆球和固体原料粉末的质量比为2∶1；(4)料浆喷涂：首先，将制备好的陶瓷料浆装入空气雾化喷枪中，使喷枪垂直于试样表面，将陶瓷料浆喷涂在碳化硅陶瓷基体的表面，形成陶瓷粉体层；(5)试样干燥：将制备好粉体层的试样在室温下放置24h；(6)试样烧结：将干燥后的试样放到气氛烧结炉中进行烧结，烧结温度为1700℃，烧结气氛为N2，压力为0.15MPa，烧结时间为1～2h。