CN111138201A - 一种适合流延和注射成形的氮化硅粉体制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种适合流延和注射成形的氮化硅粉体制备方法，属于陶瓷粉体制备技术领域。包括以下步骤：(1)称取一定量的氮化硅粉体，其形貌为不规则形状形貌；(2)将氮化硅粉体送入研磨进料口，通过喷嘴高速喷射气流，使粉体在研磨腔内碰撞、磨擦、剪切去除棱角；(3)通过调节进料速度、研磨气体压力和研磨次数，使氮化硅粉体得到充分研磨，经过收集器和除尘器进行收集物料。本发明采用高能气流对不规则形状氮化硅粉体进行整形和改性处理，提高粉体颗粒的球形度和流动性，以及粉体的松装密度、振实密度和比表面积，在同等流变行为下增加了流延成形浆料和注射成形喂料中氮化硅的体积分数，可解决因固体粉末颗粒含量低造成坯体初始密度低、烧结收缩率大、容易变形等问题。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷粉体制备技术领域，涉及一种适合流延和注射成形的氮化硅粉体制备方法。
背景技术
陶瓷粉末注射成形(简称CIM)是近代粉末注射成形技术的一个分支，它具有一次性成型复杂形状制品、产品尺寸精度高、无需机械加工或只需微量加工、易于实现生产自动化和产品性能优异的特点，弥补了传统粉末冶金工艺的不足，广泛应用于汽车、电子、生物医疗器械、机械、五金、兵器和航空航天等领域。另外，流延成形法由于具有设备简单、可连续操作、生产效率高、坯体性能均一等特点，已成为制备大面积、超薄陶瓷基片的重要方法，被广泛应用在电子工业、能源工业等领域。一般来说，两种工艺所选用的陶瓷粉末具有一定的物理化学特性，如颗粒形貌、大小、分布及比表面积等对混合料的流变性能有很大的影响，保持一定的流变性能前提下，流延和注射成形的喂料固相量越高越好，目的是减少制品烧结过程中出现坍塌和变形，降低制品收缩，提高良品率。
氮化硅是强共价键化合物，硬度大，强度高，热膨胀系数小，具有自润滑性，耐磨损，抗热震性能好，耐腐蚀，高温抗氧化能力强。因此，氮化硅材料在许多领域都存在应用。目前，硅粉直接氮化法由于其制备方法简单，产量高，成本低等优点，工业生产中大部分采用此方法生产氮化硅粉体。但这种方法制备的氮化硅粉体往往团聚严重，且形貌为不规则形貌，粉体的球形度较差，松装密度和振实密度较低，不适用于流延和注射成形，需要进一步对粉体进行处理。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种适合流延和注射成形的氮化硅粉体制备方法。采用高能气流对不规则形状氮化硅粉体进行整形和改性处理，提高粉体颗粒的球形度和流动性，以及粉体的松装密度、振实密度和比表面积，在同等流变行为下增加了流延成形浆料和注射成形喂料中氮化硅的体积分数，可解决因固体粉末颗粒含量低造成坯体初始密度低、烧结收缩率大、容易变形等问题，满足流延成形和注射成形等工业生产的技术要求。
本发明的技术方案是通过以下步骤实现的：
(1)称取一定量的氮化硅粉体，其形貌为不规则形状形貌。
(2)将氮化硅粉体送入研磨进料口，通过喷嘴高速喷射气流，使粉体在研磨腔内碰撞、磨擦、剪切去除棱角；
(3)通过调节进料速度、研磨气体压力和研磨次数，使氮化硅粉体得到充分研磨。经过收集器和除尘器进行收集物料；
进一步地，步骤(1)中所述的氮化硅粉体为硅粉直接氮化法合成的形貌不规则粉体。
进一步地，步骤(2)中所述高速气流选用干燥的压缩空气、氮气或者氩气的一种，研磨室内衬为聚氨酯、氮化硅材质的一种。
进一步地，步骤(3)中所述进料速度为50-1000g/min，气体压力为0.1-2Mpa，研磨次数为1-5次。
本发明的技术有以下的优势：
本发明使用的氮化硅为硅粉直接氮化法合成的形貌不规则粉体，只需高速气流进行整形即可满足流延和注射成形技术要求；
设备简单，工艺易于控制，成本低且效率高；使用聚氨酯或氮化硅材质作为研磨腔内衬，可避免引入其他金属杂质；粉体通过高速气流在研磨腔内碰撞、磨擦、剪切去除棱角，提高了氮化硅粉体比表面积、松装密度、振实密度以及球形度，增加氮化硅流延成形浆料和注射成形喂料的固含量等优点。
综上所述，本发明提供的一种适合流延和注射成形的氮化硅粉体制备方法，工艺简单，成本较低，更加适于实用，且具有产业上的利用价值。其具有上述诸多的优点及实用价值，并在同类制备方法中未见有类似的设计公开发表或使用而确属创新，其在制备方法上或功能上皆有较大的改进，在技术上有较大的进步，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
本发明的具体制备方法及其结构由以下实施例详细给出。
附图说明
图1为本发明实例1处理前氮化硅粉体的SEM图谱，
图2为本发明实例1处理后氮化硅粉体的SEM图谱。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种适合流延和注射成形的氮化硅粉体制备方法其具体实施方式、步骤、特征详细说明如后。
实施例1
1.氮化硅粉体为硅粉直接氮化法合成的形貌不规则粉体，松装密度为0.11g/cm3，振实密度为0.34g/cm3；
2.将氮化硅粉体以200g/min的速度送至送料口；
3.使用研磨室内衬材质为聚氨酯，干燥的压缩空气作为气源，气体压力调节为0.3Mpa，充分清洗研磨腔，待气压稳定开始送料；
4.经过收集器和除尘器进行收集研磨后的粉体，研磨次数为1次。
5.通过本方案制备得到的氮化硅粉体松装密度和振实密度分别为0.23g/cm3、0.68g/cm3，球形度增加，相同流变性能下可提高固含量8％。
实施例2
1.氮化硅粉体为硅粉直接氮化法合成的形貌不规则粉体，松装密度为0.11g/cm3，振实密度为0.34g/cm3；
2.将氮化硅粉体以500g/min的速度送至送料口；
3.使用研磨室内衬材质为氮化硅，干燥的压缩空气作为气源，气体压力调节为0.3Mpa，充分清洗研磨腔，待气压稳定开始送料；
4.经过收集器和除尘器进行收集研磨后的粉体，研磨次数为2次。
5.通过本方案制备得到的氮化硅粉体松装密度和振实密度分别为0.21g/cm3、0.64g/cm3，球形度增加，相同流变性能下可提高固含量7％。
实施例3
1.氮化硅粉体为硅粉直接氮化法合成的形貌不规则粉体，松装密度为0.11g/cm3，振实密度为0.34g/cm3；
2.将氮化硅粉体以200g/min的速度送至送料口；
3.使用研磨室内衬材质为聚氨酯，干燥的压缩空气作为气源，气体压力调节为0.5Mpa，充分清洗研磨腔，待气压稳定开始送料；
4.经过收集器和除尘器进行收集研磨后的粉体，研磨次数为1次。
5.通过本方案制备得到的氮化硅粉体松装密度和振实密度分别为0.28g/cm3、0.71g/cm3，球形度增加，相同流变性能下可提高固含量11％。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (4)
1.一种适合流延和注射成形的氮化硅粉体制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)称取一定量的氮化硅粉体，其形貌为不规则形状形貌；
(2)将氮化硅粉体送入研磨进料口，通过喷嘴高速喷射气流，使粉体在研磨腔内碰撞、磨擦、剪切去除棱角；
(3)通过调节进料速度、研磨气体压力和研磨次数，使氮化硅粉体得到充分研磨，经过收集器和除尘器进行收集物料。
2.根据权利要求1所述的一种适合流延和注射成形的氮化硅粉体制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的氮化硅粉体为硅粉直接氮化法合成的形貌不规则粉体。
3.根据权利要求1所述的一种适合流延和注射成形的氮化硅粉体制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述高速气流选用干燥的压缩空气、氮气或者氩气的一种，研磨室内衬为聚氨酯或氮化硅材质的一种。
4.根据权利要求1所述的一种适合流延和注射成形的氮化硅粉体制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述进料速度为50-1000g/min，气体压力为0.1-2Mpa，研磨次数为1-5次。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200512 |
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