本發(fā)明涉及材料科學(xué)與工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氮化硅陶瓷微小部件生產(chǎn)制造技術(shù)。

背景技術(shù)：

先進陶瓷的生產(chǎn)路徑為：（1）配料—（2）混料和磨料—(3)造粒---（4）成型---（5）冷等靜壓---（6）脫膠---（7）燒結(jié)?，F(xiàn)行的工藝中每個環(huán)節(jié)都影響著產(chǎn)品的品質(zhì)。成分不同就決定了材料的微觀結(jié)構(gòu)從而就決定了它的各種性能；磨料的方法和時間以及隨后的燒結(jié)制度決定了燒結(jié)體的晶粒度也對性能有極大的影響。冷等靜壓決定了素坯的密度從而決定了燒結(jié)體的空隙的大小及分布等等?，F(xiàn)行的各個環(huán)節(jié)都存在極大的改進的空間。

微小部件由于尺寸原因必須保證其微觀結(jié)構(gòu)均勻而且不可有尺寸過大的缺陷如空洞，因此在燒結(jié)以前經(jīng)過冷靜壓處理。而由于傳統(tǒng)的方法實行起來效率太低因此迫切需要發(fā)明一種新的能形成較高的生產(chǎn)效率的方法?；谏鲜鲫愂觯景l(fā)明提出了一種氮化硅陶瓷微小部件生產(chǎn)制造技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，而提出的一種氮化硅陶瓷微小部件生產(chǎn)制造技術(shù)。

一種氮化硅陶瓷微小部件生產(chǎn)制造技術(shù)，所述生產(chǎn)制造技術(shù)包括材料設(shè)計/配方、成型及素坯致密化和燒結(jié)技術(shù)三個部分；具體包括以下步驟：

S1、準(zhǔn)備生產(chǎn)用材料：陶瓷主粉、燒結(jié)助劑、異質(zhì)粒子、脫泡劑、去離子水、粘結(jié)劑；

S2、將異質(zhì)粒子混入去離子水中，加入脫泡劑制成均勻漿料混入陶瓷主粉，攪拌均勻后烘干，然后粉碎成粉末A；

S3、利用步驟S2所得的粉末A加入粘結(jié)劑，采用“滾元宵”法制得所需工件，并利用“塑浴”的陶瓷素坯封裝法對其進行封裝；

S4、對步驟S3中完成封裝的工件進行燒結(jié)處理，燒結(jié)過程中加入燒結(jié)助劑，先將工件升溫到至1750～1780℃，保溫10～20min后降低30～40℃，繼續(xù)保溫，保溫時間為常規(guī)保溫時間的2倍。

優(yōu)選的，所述步驟S1中的陶瓷主粉為含α相不小于92的氮化硅粉，游離硅小于0.2%，鐵及鈣雜質(zhì)不大于100ppm,顆粒度D50小于0.5微米。

優(yōu)選的，所述步驟S1中的燒結(jié)助劑為氧化鑭、氧化釔、氧化鎂、氧化鋁氧化鈰、氧化鍶、氮化鋁和氧化鈮中的一種或幾種，顆粒度為納米級，總量在8～12%WT。

優(yōu)選的，所述步驟S1中的異質(zhì)粒子為氮化鈦、碳化鈦和氮化鋁中的一種或幾種，其用量為陶瓷主粉量的3～5%WT，顆粒度為陶瓷主粉的5～10倍。

優(yōu)選的，所述步驟S1中的粘結(jié)劑為0.2～3%濃度的聚乙烯醇。

優(yōu)選的，所述步驟S2中制得的粉末A同樣適用于要求高硬度、高斷裂韌性、高耐磨的中、大型尺寸的部件，采用傳統(tǒng)的成型方法成型即得。

優(yōu)選的，所述步驟S3中的“塑浴”的陶瓷素坯封裝法具體包括兩種：a、使用高分子聚合物作為包覆介質(zhì)，用浸泡方式包覆薄膜于工件表面，將工件溶解并浸泡于液態(tài)膠體中，震動分散去除工件表面的氣泡，然后將工件從液態(tài)膠體中撈出后淋干，震動分散以防止工件互相粘連，將工件在高溫300～800℃的干燥箱中干燥，并保持工件之間互不粘連；b、使用高分子聚合物作為包覆介質(zhì)，用熔化后凝固的方式包覆薄膜于工件表面，將包覆熔融膠的工件通過吹風(fēng)幫助凝固，并避免工件之間互相粘連；所述包覆介質(zhì)為聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯和聚丙烯中的一種或幾種；所述液態(tài)膠體濃度高于用于模壓成型的工件；所述熔融膠濃度低于用于模壓成型的工件。

優(yōu)選的，所述步驟S3中的封裝技術(shù)同樣適用中、大型復(fù)雜部件的封裝。

本發(fā)明提出的一種氮化硅陶瓷微小部件生產(chǎn)制造技術(shù)，對氮化硅先進陶瓷材料從粉體配方、混磨到成型再到燒結(jié)相關(guān)環(huán)節(jié)都做了優(yōu)化處理，使材料的品質(zhì)得到了很大的提升，特別是發(fā)明了“塑浴封裝法”對大大提高了微小部件生產(chǎn)效率，可實現(xiàn)大批量生產(chǎn)，本發(fā)明采取晶粒細(xì)化、微米增韌納米補強以及先高后低燒結(jié)保溫法相關(guān)措施，提高了氮化硅陶瓷的性能指標(biāo)，以“塑浴”封裝法，解決了復(fù)雜形狀素坯的封裝問題，極大地提高了微小工件封裝的生產(chǎn)效率，通過細(xì)化粉體，減小燒結(jié)體的空洞尺寸、減少孔隙率，提高了組織的致密度，采用先高后低保溫措施，有效的抑制了晶粒的過分長大，本發(fā)明生產(chǎn)的氮化硅微珠，可以生產(chǎn)用于手機、筆記本電腦、醫(yī)療器械、圓珠筆芯和其方面的微軸承；作為磨介球可以用于超細(xì)粉體如納米粉體的制造，可以用于制藥例如細(xì)胞破壁等，應(yīng)用前景廣闊。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步解說。

實施例

本發(fā)明提出的一種氮化硅陶瓷微小部件生產(chǎn)制造技術(shù)，包括材料設(shè)計/配方、成型及素坯致密化和燒結(jié)技術(shù)三個部分；具體包括以下步驟：

S1、準(zhǔn)備生產(chǎn)用材料：陶瓷主粉、燒結(jié)助劑、異質(zhì)粒子、脫泡劑、去離子水、粘結(jié)劑，其中陶瓷主粉為含α相不小于92的氮化硅粉，游離硅小于0.2%，鐵及鈣雜質(zhì)不大于100ppm,顆粒度D50小于0.5微米；燒結(jié)助劑為氧化鑭、氧化釔、氧化鎂、氧化鋁氧化鈰、氧化鍶、氮化鋁和氧化鈮中的一種或幾種，顆粒度為納米級，總量在10%WT；異質(zhì)粒子為氮化鈦、碳化鈦和氮化鋁中的一種或幾種，其用量為陶瓷主粉量的4%WT，顆粒度為陶瓷主粉的8倍；粘結(jié)劑為2%濃度的聚乙烯醇；

S2、將異質(zhì)粒子混入去離子水中，加入脫泡劑制成均勻漿料混入陶瓷主粉，攪拌均勻后烘干，然后粉碎成粉末A；

S3、利用步驟S2所得的粉末A加入粘結(jié)劑，采用“滾元宵”法制得所需工件，并利用“塑浴”的陶瓷素坯封裝法對其進行封裝，其中“塑浴”的陶瓷素坯封裝法具體包括兩種：a、使用高分子聚合物作為包覆介質(zhì)，用浸泡方式包覆薄膜于工件表面，將工件溶解并浸泡于液態(tài)膠體中，震動分散去除工件表面的氣泡，然后將工件從液態(tài)膠體中撈出后淋干，震動分散以防止工件互相粘連，將工件在高溫500℃的干燥箱中干燥，并保持工件之間互不粘連；b、使用高分子聚合物作為包覆介質(zhì)，用熔化后凝固的方式包覆薄膜于工件表面，將包覆熔融膠的工件通過吹風(fēng)幫助凝固，并避免工件之間互相粘連；所述包覆介質(zhì)為聚乙烯醇、聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯和聚丙烯中的一種或幾種；所述液態(tài)膠體濃度高于用于模壓成型的工件；所述熔融膠濃度低于用于模壓成型的工件；

S4、對步驟S3中完成封裝的工件進行燒結(jié)處理，燒結(jié)過程中加入燒結(jié)助劑，先將工件升溫到至1750℃，保溫15min后降低35℃，繼續(xù)保溫，保溫時間為常規(guī)保溫時間的2倍。

本實施例步驟S2中制得的粉末A同樣適用于要求高硬度、高斷裂韌性、高耐磨的中、大型尺寸的部件，采用傳統(tǒng)的成型方法成型即得；步驟S3中的封裝技術(shù)同樣適用中、大型復(fù)雜部件的封裝。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。