CN101367655B - Si粉体或Si-BN复合粉体的水基浆料的制备方法 - Google Patents

Si粉体或Si-BN复合粉体的水基浆料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101367655B
CN101367655B CN2008102001709A CN200810200170A CN101367655B CN 101367655 B CN101367655 B CN 101367655B CN 2008102001709 A CN2008102001709 A CN 2008102001709A CN 200810200170 A CN200810200170 A CN 200810200170A CN 101367655 B CN101367655 B CN 101367655B
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
water
slurry
based slurry
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2008102001709A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101367655A (zh
Inventor
刘吉轩
阚艳梅
张国军
王佩玲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhongke sikas (Suzhou) Technology Development Co.,Ltd.
Original Assignee
Shanghai Institute of Ceramics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Institute of Ceramics of CAS filed Critical Shanghai Institute of Ceramics of CAS
Priority to CN2008102001709A priority Critical patent/CN101367655B/zh
Publication of CN101367655A publication Critical patent/CN101367655A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101367655B publication Critical patent/CN101367655B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

本发明涉及Si粉体或Si-BN复合粉体的水基浆料的制备方法。其特征在于：采用油性有机物对Si粉进行表面包覆处理，阻止其在球磨过程中与水发生反应；同时，通过在体系中引入多元复合分散剂改善粉体的悬浮性和浆料的流动性，获得不与水反应、分散性及流动性良好、稳定的水基浆料。本发明以纯度不低于98％的Si粉和BN粉为原料，以聚丙烯酸及其共聚物为分散剂，通过调节浆料配方，获得具有不同组分的、固相含量在30～50wt％之间，粘度低于3Pa.s(该粘度在20s-1的剪切速率下测定)的浆料。该浆料适合于注浆成型，所制备的素坯的相对密度为35～50％，且微观结构均匀。

Description

Si粉体或Si-BN复合粉体的水基浆料的制备方法
技术领域
本发明涉及Si粉体或Si-BN复合粉体的水基浆料的制备方法。更确切的说是以纯度不低于98％的Si粉和BN粉为原料，利用油性有机物对Si粉进行表面包覆处理阻止其与水反应。再通过引入多元复合分散剂改善粉体的分散性，在pH＝7～10的范围内，获得分散性良好、稳定的Si或Si-BN水基浆料。属于Si基注浆成型领域。 
背景技术
现代科学技术的发展对透波材料提出了新的要求。为确保导弹能够顺利、准确、有效地击中靶向目标，其头部的透波材料——天线罩，应具备与飞行器雷达天线使用频率耦合的透波性能、较低的介电损耗和一定的强度及抗气流冲刷的性能。氮化硅陶瓷作为一种先进的陶瓷材料，具有透电磁波、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等一系列优点(G.Petzow，and M.Herrmann，“SiliconNitride Ceramics”，Structure and Bonding，2002，102，47-167)，是制备导弹天线罩的优秀候选材料。但是，目前Si3N4陶瓷材料的应用仍受到以下几方面的制约：(1)直接以Si3N4粉体为原料制备陶瓷，烧结温度高，成本较高；(2)虽然Si3N4陶瓷材料可耐高温，但其抗热震性较差；(3)Si3N4陶瓷材料硬度较大，难于加工。(4)高端武器装备及特殊环境下使用的材料往往需要具有大尺寸、形状复杂的特点，采用常规的干压成型很难得实现。因此，探索制备Si3N4陶瓷材料及Si3N4陶瓷复合材料的新技术，具有十分重要的意义。 
注浆成型特别适用于制备形状复杂、大尺寸的产品(R.R.Rowlands，“AReview of the Slip Casting Process”，Ceramic Bulletin，1966，45[1]，16-19)。将注浆成型与Si粉原位氮化及反应烧结技术相结合来制备Si3N4、Si3N4/BN陶瓷材料，是一条很有前景的新途径。但是，对于含有Si的水基浆料，由于Si颗粒表面具有疏水性(R.Wi1liams，and A.M.Goodman，“Wetting of Thin Layers of SiO2by water”，Applied Physic Letters，1974，25，531-532)，同时会与水发生反应，导致获得分散性良好、稳定的浆料比较困难。研究表明：对Si粉表面进行氧化处理在其表面形成SiO2层，可以在一定程度上阻止Si与水的反应，并可获得分散性、稳定性较好的浆料(Vincent A.Hackley，Ungyu Paik，Bong-Ho Kim，and Subhas G.Malghan，“Aqueous Processing of SinteredReaction-Bonded Silicon Nitride：I，Dispersion Properties of Silicon Powder”，Journalofthe American Ceramic Society，1974，80[7]，1781-1788)。但是，SiO2层的存在会阻碍Si粉的氮化过程，不利于反应烧结。因此，需要探索新的工艺来克服这些技术困难。采用Si粉原位氮化及反应烧结技术制备Si3N4陶瓷材料可实现低温烧结、降低生产成本，而Si3N4/BN复相陶瓷材料中，BN的存在可改善材料的抗热震性及可加工性能(Lian Gao，Xihai Jin，Jingguo Li，Yaogang Li，Jing Sun，“BN-Si3N4nanocomposite with highstrength and goodmachinability”，Materials Science and EngineeringA，2006，415，145-148)。 
发明内容
本发明的目的是提供一种Si或Si-BN水基浆料的制备方法，其特征在于，采用油性有机物对Si粉进行表面包覆处理，阻止Si粉在球磨混料过程中与水发生反应；同时，通过在体系中引入多元复合分散剂改善粉体的悬浮性和浆料的流动性，获得不与水反应、分散性及流动性良好、稳定的水基浆料。 
本发明的目的是通过下列方式实施的。即以纯度不低于98％的Si粉和BN粉为原料，Si粉经球磨及表面包覆处理后，与BN粉按照不同的质量比进行配料，获得具有不同组分的粉体。将上述配好的粉体与去离子水按一定比例装于混料罐内，并按比例加入适量的复合分散剂，调节浆料pH值为7～10，在辊式球磨机上球磨8～24h，真空脱气后获得分散性良好、稳定的浆料。 
具体地说： 
(1)称取一定量的Si粉，以丁酮、乙醇或丙酮为溶剂，并加入2～8wt％(此含量为Si粉质量的百分比)油性有机物，以400～600r/min的转速行星球磨3～8小时，浆料经烘干研磨后得到由油性有机物包覆的Si粉。所述油性有机物为三油酸甘油酯或酚醛树脂；所述硅粉粒径分布为20～50μm，纯度 为98～99％(质量百分数)。 
(2)将表面包覆的Si粉或表面包覆的Si粉与BN粉按一定比例(质量比9:1～1:9)称量好后，装于混料罐内，以水为介质，加入0.5～4.5wt％的聚丙烯酸及其共聚物的复合分散剂(分散剂含量为固相含量的百分比)，调节浆料pH值为7～10，以Si3N4球为磨球在辊式球磨机上球磨8～24h，真空脱气后获得水基浆料。浆料的固含量为30～50wt％，在20S-1的剪切速率下测定的粘度低于3Pa·S。 
本发明的优点： 
(1)原料价格便宜，对纯度要求不高，制备工艺简单，容易实现。 
(2)采用油性有机物作为表面包覆剂，对Si粉表面进行改性，不仅改善了原料与水的润湿性，而且阻止了Si与水的反应。 
(3)多元复合分散剂在体系中的引入，改善了粉体的悬浮性和浆料的流动性。所制备的浆料稳定、流动性良好，适合于注浆成型。注浆成型后获得的素坯坯体的相对体积密度可达35～50％，且微观结构均匀。 
附图说明
图1添加3wt％复合分散剂前后表面包覆Si粉的Zeta电位与pH值关系曲线。 
图2添加3wt％复合分散剂前后BN粉的Zeta电位与pH值关系曲线。 
图3实施例3得到70wt％Si-30wt％BN体系浆料的流变曲线. 
图4实施例3注浆成型坯体的数码像. 
具体实施方式
实施例1 
以质量百分数为98％纯度的Si粉(20～50μm)为原料，丁酮为溶剂，并加入6wt％油性有机物三油酸甘油酯或酚醛树脂，在560转/分钟的转速下，用Si3N4球行星球磨5小时，所得浆料烘干后，研磨得到表面包覆的Si粉。经验证，经包覆后的Si粉不与水反应。加入分散剂前后Si粉的Zeta电位与pH值关系如图1所示。(注：以下实施例中所用Si粉均经过表面包覆处理) 设计浆料中Si粉的含量(固含量)为50wt％，聚丙烯酸及其共聚物复合分散剂含量为3wt％，调节浆料pH值为9，在辊式球磨机上球磨12h后真空脱气，所得浆料稳定性、分散性良好。 
实施例2 
设计Si-BN体系中Si与BN(0.5～2.5μm质量百分数为99％纯度)的质量比为9∶1，浆料中的固含量为45wt％，按照实施例1中的方法制备Si-BN复合浆料，所得浆料的稳定性、分散性良好。BN粉的Zeta电位与pH值关系如图2所示。 
实施例3 
设计Si-BN体系中Si与BN(0.5～2.5μm，99％)的质量比为7∶3，浆料中的固含量为38wt％，按照实施例1中的方法制备Si-BN复合浆料，所得浆料的稳定性、分散性良好。浆料的流变曲线如图3所示。 
实施例4 
设计Si-BN体系中Si与BN(0.5～2.5μm，99％)的质量比为1∶1，浆料中的固含量为35wt％，按照实施例1中的方法制备Si-BN复合浆料，所得浆料的稳定性、分散性良好。 
实施例5 
设计Si-BN体系中Si与BN(0.5～2.5μm，99％)的质量比为7∶3，改变复合分散剂的含量为4wt％，按照实施例1中的方法制备浆料，浆料固含量可达40wt％，且稳定性、分散性和流动性良好。采用该浆料注浆成型，所得生坯的照片如图4所示。 
实施例6 
设计Si-BN体系中Si与BN的质量比为3∶7，浆料中的固含量为38wt％左右，按实施例1所示的方法制备Si-BN复合浆料。 

Claims (7)

1.Si粉体或Si-BN复合粉体的水基浆料的制备方法，其特征在于：
A.Si粉体水基浆料的制备步骤为：
(1)称取一定量的Si粉，以丁酮、乙醇或丙酮为溶剂，以Si粉为基准，加入质量百分数为2～8％的油性有机物，且以400～600转/分的转速行星球磨混匀成浆料，烘干研磨后得到油性有机物包覆的Si粉体；
(2)将步骤1制得的由油性有机物包覆的Si粉体装于混料罐内，以水为介质，以固相含量为基准，加入质量百分数为0.5～4.5％的聚丙烯酸及其共聚物的复合分散剂，调节浆料PH值为7～10，在辊式球磨机上球磨混匀，经真空脱气后获得分散稳定的Si水基浆料；
B.Si-BN复合粉体的水基浆料的制备步骤为：
(1)称取一定量的Si粉，以丁酮、乙醇或丙酮为溶剂，以Si粉为基准，加入质量百分数为2～8％的油性有机物，且以400～600转/分的转速行星球磨混匀成浆料，烘干研磨后得到油性有机物包覆的Si粉体；
(2)将步骤1制得的由油性有机物包覆的Si粉体与BN粉按质量比为9∶1～1∶9的比例称量后装于混料罐内，以水为介质以固相含量为基准，加入质量百分数为0.5～4.5％的聚丙烯酸及其共聚物的复合分散剂，调节浆料PH值为7～10，在辊式球磨机上球磨混匀，经真空脱气后获得Si-BN复合粉体的水基浆料；
所述的油性有机物为三油酸甘油酯或酚醛树脂。
2.按权利要求1所述的Si粉体或Si-BN复合粉体的水基浆料的制备方法，其特征在于A和B的步骤1中行星球磨混匀的时间为3～8小时。
3.按权利要求1所述的Si粉体或Si-BN复合粉体的水基浆料的制备方法，其特征在于所述的硅粉粒径为20～50μm，纯度为质量百分数的98～99％。
4.按权利要求1所述的Si粉体或Si-BN复合粉体的水基浆料的制备方法，其特征在于所述的BN粉的纯度为质量百分数的99％，粒径为0.5～2.5μm。
5.按权利要求1所述的Si粉体或Si-BN复合粉体的水基浆料的制备方法，其特征在于A和B的步骤2中辊式球磨机上球磨时间为8～24小时。
6.按权利要求5所述的Si粉体或Si-BN复合粉体的水基浆料的制备方法，其特征在于A和B的步骤2中辊式球磨机球磨时的磨球为Si3N4球。
7.按权利要求1所述的Si粉体或Si-BN复合粉体的水基浆料的制备方法，其特征在于A和B的步骤2的固含量的质量百分数为30～50％。
CN2008102001709A 2008-09-19 2008-09-19 Si粉体或Si-BN复合粉体的水基浆料的制备方法 Active CN101367655B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008102001709A CN101367655B (zh) 2008-09-19 2008-09-19 Si粉体或Si-BN复合粉体的水基浆料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2008102001709A CN101367655B (zh) 2008-09-19 2008-09-19 Si粉体或Si-BN复合粉体的水基浆料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101367655A CN101367655A (zh) 2009-02-18
CN101367655B true CN101367655B (zh) 2012-08-08

Family

ID=40411686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2008102001709A Active CN101367655B (zh) 2008-09-19 2008-09-19 Si粉体或Si-BN复合粉体的水基浆料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN101367655B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102910914B (zh) * 2011-08-05 2017-03-15 中国科学院上海硅酸盐研究所 聚氨酯包裹改性超细陶瓷粉体的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0540685B1 (en) * 1990-07-24 1997-05-28 Eaton Corporation Preparing nitridable silicon-containing material, resulting material

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0540685B1 (en) * 1990-07-24 1997-05-28 Eaton Corporation Preparing nitridable silicon-containing material, resulting material

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Hackley Vincent A.,et al."Aqueous processing of sintered reaction-bonded silicon nitride: I, dispersion properties of silicon powder".《Journal of the American Ceramic Society》.1997,第80卷(第7期),1781-1788. *
HackleyVincentA.，etal."Aqueousprocessingofsinteredreaction-bondedsiliconnitride:I dispersion properties of silicon powder".《Journal of the American Ceramic Society》.1997
肖俊明 等."氮化硅结合碳化硅管状制品的研制".《中国陶瓷工业》.2004,第11卷(第3期),14-17.

Also Published As

Publication number Publication date
CN101367655A (zh) 2009-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109516812B (zh) 一种超细高熵固熔体粉末及其制备方法和应用
CN104177091B (zh) 一种高致密度六方氮化硼陶瓷材料的制备方法
CN109987941A (zh) 一种具有抗氧化性的高熵陶瓷复合材料及其制备方法和应用
CN106083068B (zh) 一种水基造粒并直接冷等静压成型的氮化硅陶瓷的制备方法
CN112830798B (zh) 一种无压烧结用碳化硼造粒粉的制备方法
CN111004034B (zh) 碳化硅陶瓷及其制备方法和半导体零件
CN109320276A (zh) 氮化硅晶须与氮化硅纳米线增强氮化硅基透波陶瓷制备方法
CN110668823B (zh) 一种高活性氮化铝粉体前驱物及其制备方法和应用
CN112028637A (zh) 一种航空轴承用高可靠性长寿命氮化硅陶瓷球的制备方法
CN103011827A (zh) 一种原位引入硼为添加剂的二硼化锆陶瓷的制备方法
CN105272269A (zh) 一种氮化硅/六方氮化硼纳米复相陶瓷的制备方法
JP5492195B2 (ja) 複合品及び製造方法
CN108675772A (zh) 一种氧化铝/石墨烯核壳结构复合材料的制备方法
CN105884358B (zh) 一种以单质粉体为起始原料的碳化硼-碳化硅复合陶瓷及其制备方法
Wiecinska et al. Sweet ceramics: how saccharide-based compounds have changed colloidal processing of ceramic materials
CN112209419A (zh) 一种高松装密度热喷涂用球形氧化钇粉的制备方法
CN101367655B (zh) Si粉体或Si-BN复合粉体的水基浆料的制备方法
CN110372369B (zh) 一种具有高介、低损耗的ptfe/clst复合介质材料及其制备方法
CN102417188A (zh) 一种低氧含量亚微米级过渡金属硼化物粉体的制备方法
CN112062979B (zh) 一种有机-无机核壳结构自润滑复合材料及其制备方法
CN113735590A (zh) 一种耐高温电磁吸波陶瓷基复合材料的制备方法及产品
CN107778011A (zh) 一种石墨烯复合SiC木质陶瓷材料的制备方法
Anas et al. Nanofillers in ZnO based materials: a ‘smart’technique for developing miniaturized high energy field varistors
CN103172363A (zh) 一种高介电常数类钙钛矿型CaCu3Ti4O12(CCTO)压敏材料的制备方法
CN112194491A (zh) 一种无压烧结碳化硼陶瓷粉体及其制备方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20210205

Address after: 215400 No.6 Liangfu Road, Chengxiang Town, Taicang City, Suzhou City, Jiangsu Province

Patentee after: Zhongke sikas (Suzhou) Technology Development Co.,Ltd.

Address before: 200050 No. 1295 Dingxi Road, Shanghai, Changning District

Patentee before: SHANGHAI INSTITUTE OF CERAMICS, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES

TR01 Transfer of patent right