CN108675796A - 一种氮化硅陶瓷浆料、氮化硅陶瓷及其制备方法和应用 - Google Patents

一种氮化硅陶瓷浆料、氮化硅陶瓷及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

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。

Description

一种氮化硅陶瓷浆料、氮化硅陶瓷及其制备方法和应用
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。
本发明提供的氮化硅陶瓷浆料的制备方法制得氮化硅陶瓷浆料或所述的氮化硅陶瓷浆料在制备氮化硅陶瓷中的应用。
本发明还提供了一种氮化硅陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、以所述的氮化硅陶瓷浆料的制备方法制得的氮化硅陶瓷浆料或所述的氮化硅陶瓷浆料为原料，根据零件图的切片轮廓进行逐层曝光和固化叠加处理，得到成型坯体；
步骤2、将所述成型坯体经过清洗后在紫外环境中固化，得到固化胚体；
步骤3、将所述固化胚体进行脱脂和烧结，得到氮化硅陶瓷。
本发明还提供了一种氮化硅陶瓷，包括所述的氮化硅陶瓷的制备方法制得。
本发明通过对氧化硅粉体进行加热处理，从而对氧化硅粉体的表面进行氧化，使得氮化硅粉体表面包覆一层具有氧化物特性的SiO2膜，本发明具有以下优点：(1)氮化硅粉体表面氧化处理成本低；(2)显著提高氮化硅陶瓷浆料的固含量；(3)减少氮化硅陶瓷浆料在光固化成型过程中的散射现象；(4)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；(5)热氧化氮化硅粉体能促进烧结致密化及提高陶瓷性能。综上所述，本发明公开的氮化硅陶瓷浆料的制备方法具有可操作性强、方法简单和成本低，进一步提高了通过氮化硅陶瓷的成型可行性以及提高了其成型效率，本发明提供的方法将拓宽氮化硅陶瓷在航天航空、生物医疗、电子等应用领域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本实施例1的热氧化氮化硅粉体制备的氮化硅陶瓷浆料与非热氧化氮化硅粉体制备的氮化硅陶瓷浆料在相同固相含量的单层固化厚度的结果图，其中，Non-oxidation为非热氧化氮化硅粉体，Oxidation为热氧化氮化硅粉体；
图2为本实施例1的热氧化氮化硅粉体制备的氮化硅陶瓷浆料与非热氧化氮化硅粉体制备的氮化硅陶瓷浆料在相同固相含量的粘度结果图，其中，Non-oxidation为非热氧化氮化硅粉体，Oxidation为热氧化氮化硅粉体。
图3为本实施例1提供的氮化硅粉体在加热氧化前后的XRD图，其中，Raw powder为氮化硅粉体加热氧化前粉体，Oxidation为氮化硅粉体加热氧化后粉体；
图4为实施例7中不同热氧化条件的氮化硅粉体在加热氧化前后的红外光谱图，其中，Raw powder为氮化硅粉体加热氧化前粉体，1150℃为氮化硅粉体1150℃加热氧化后粉体，1200℃为氮化硅粉体1200℃加热氧化后粉体。
具体实施方式
本发明提供了一种氮化硅陶瓷浆料和氮化硅陶瓷及其制备方法和应用，用于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。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种氮化硅陶瓷浆料的制备方法的具体实施方式，其制备步骤如下:
(1)粉体制备：将氮化硅粉体放进空气烧结炉进行氧化处理，得到热氧化氮化硅粉体；
(2)粉体混合：将(1)中得到的热氧化氮化硅粉体与烧结助剂粉体进行混合后，干燥得到干燥粉体；
(3)浆料制备：将(2)中的干燥粉体与树脂、分散剂、消泡剂和光引发剂混合，得到氮化硅陶瓷浆料。
具体的，混合为球磨混合。
具体的，干燥条件为60℃条件下干燥24h。
具体的，步骤(1)干燥后过100目筛网后得到干燥粉体。
具体的，热氧化氮化硅粉体的粒径为0.2-1μm。
具体的，氧化处理的氧化温度为1000～1300℃，升温速率为5～10℃/min，氧化处理时间为1～5h。
具体的，烧结助剂包括Al2O3和Re2O3中的一种或多种，其中，Re2O3包括Y2O3，La2O3，Ce2O3或Gd2O3。
具体的，烧结助剂质量分数为热氧化氮化硅粉体质量分数的1～15％。
具体的，球磨的介质为无水酒精，研磨球为0.3～0.6mm的氮化硅球。
具体的，球磨时间为8h，转动速度为300rpm。
具体的，树脂包括1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)中的一种或多种。
具体的，树脂的质量分数为氮化硅陶瓷浆料质量分数的30～40％。
具体的，光引发剂包括苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(819)或/和(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TPO)。
具体的，光引发剂的质量为树脂质量的1～2wt％。
具体的，分散剂包括高分子共聚物(BYK-9077)、聚丙烯酸钠和/或高分子量嵌段共聚物溶液(BYK163)。
具体的，分散剂的质量为热氧化氧化硅粉体质量的1～2wt％。
具体的，消泡剂为非有机硅破泡聚合物溶液(BYK-057)。
具体的，消泡剂的质量为氮化硅陶瓷浆料质量的1～5wt％。
本发明还提供了氮化硅陶瓷的制备方法的具体实施方式，其制备步骤如下：
a)成型：将上述氮化硅陶瓷浆料加入光固化成型机中，设定层厚与曝光能量，根据零件图的切片轮廓逐层曝光固化叠加，得到所需形状的成型坯体；
b)后固化：将a)中得到的成型坯体放入紫外灯箱中固化；
c)脱脂烧结：将b)中后固化的成型坯体进行脱脂和烧结，得到复杂形状的氮化硅陶瓷。
具体的，步骤b)的固化前还包括：对a)中得到的成型坯体进行清洗。
优选的，清洗包括：将a)中得到的成型坯体浸入无水酒精，通过超声清洗表面未固化树脂。
具体的，步骤b)的固化时间为3～5h。
具体的，设定层厚为20和50μm，曝光能量为90～250mJ/cm2。
具体的，脱脂的方法为：成型坯体在真空或者空气中以0.1-2℃/min的速率升温至300℃保温1～3h，再以0.5-2℃/min的速率升温至600～650℃保温1～3h。
具体的，烧结的方法为：脱脂后的坯体在氮气下的烧结，其烧结步骤为：5～15℃/min的速率升温至1750～1850℃保温1～3h，烧结气压为0.1-10MPa。
其中，以下实施例所用原料均为市售或自制。
实施例1
本发明实施例提供了第一种氮化硅陶瓷浆料的制备方法，其步骤如下:
(1)粉体制备：将粒径为0.2μm的氮化硅粉体放进空气烧结炉中，以5℃/min的升温速度升温到1150℃，保温2h，得到热氧化氮化硅粉体，检测本实施例的热氧化氮化硅粉体的SiO2占比，结果如表1所示；
(2)粉体混合：50g的热氧化氮化硅粉体与4g的Y2O3球磨混合8h，60℃干燥24h，过100目筛网，得到混合均匀的干燥粉体；
(3)浆料制备：将40g的干燥粉体，8.5g的1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)，8.5g的季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)，0.4g的BYK-9077，0.6g的BYK-057，0.26g的苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(819)均匀混合，得到氮化硅陶瓷浆料。
本发明实施例提供了第一种氮化硅陶瓷的制备方法，其步骤如下:
a)成型：将上述氮化硅陶瓷浆料加入光固化成型机中，设定层厚为20μm与曝光能量为100mJ/cm2，根据零件图切片轮廓逐层曝光固化叠加，得到所需形状的成型坯体；
b)清洗及后固化：将a)中得到的坯体浸入无水酒精，超声清洗表面未固化树脂，再放入紫外灯箱中固化5h；
c)脱脂烧结：将b)中后固化的坯体在空气中以0.5℃/min的速率升温至300℃保温2h，再以0.5℃/min的速率升温至650℃保温3h。再将脱脂后的坯体在氮气下以5℃/min的速率升温至1820℃保温2h，气压为8MPa。计算所得氮化硅陶瓷的致密度，其致密度为98％。
图1为本实施例1的热氧化氮化硅粉体制备的氮化硅陶瓷浆料与非热氧化氮化硅粉体制备的氮化硅陶瓷浆料在相同固相含量的单层固化厚度的结果图，将两者的氮化硅陶瓷浆料放入光固化成型机中成型一层，利用螺旋测微器测量厚度，测试多次取平均值，检测其单层固化厚度情况，测试多次取平均值。从图1的结果可知，在同一固含量下，本发明实施例的氮化硅陶瓷浆料能显著减少曝光的能量，从而减少曝光时间。
图2为本实施例1的热氧化氮化硅粉体制备的氮化硅陶瓷浆料与非热氧化氮化硅粉体制备的氮化硅陶瓷浆料在相同固相含量的粘度结果图，从图2的结果可知，在同一固含量下，本发明实施例的氮化硅陶瓷浆料的粘度明显低于原粉，因此，本实施例1的热氧化氮化硅粉体有效降低粘度，但不会大幅度提高粘度，从而能够提高固相含量。
实施例2
本发明实施例提供了第二种氮化硅陶瓷浆料的制备方法，其步骤如下：
(1)粉体制备：将粒径为0.7μm的氮化硅粉体放进空气烧结炉中，以10℃/min的升温速度升温到1300℃，保温1h，得到热氧化氮化硅粉体；
(2)粉体混合：50g热氧化氮化硅粉体与5g的La2O3球磨混合8h，60℃干燥24h，过100目筛网，得到混合均匀的干燥粉体；
(3)浆料制备：将40g的干燥粉体，8.5g的1,6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)，8.5g的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)，0.4g的BYK-163，0.8g BYK-057，0.3g的(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TPO)均匀混合，得到氮化硅陶瓷浆料。
本发明实施例提供了第二种氮化硅陶瓷的制备方法，其步骤如下:
a)成型：将氮化硅陶瓷浆料加入光固化成型机中，设定层厚为50μm与曝光能量为250mJ/cm2，根据零件图切片轮廓逐层曝光固化叠加，得到所需形状的成型坯体；
b)清洗及后固化：将a)中得到的成型坯体浸入无水酒精，超声清洗表面未固化树脂，再放入紫外灯箱中固化3h；
c)脱脂烧结：将b)中后固化的坯体在空气中以0.5℃/min的速率升温至300℃保温3h，再以0.5℃/min的速率升温至600℃保温1h。再将脱脂后的坯体在氮气下以10℃/min的速率升温至1850℃保温2h，气压为10MPa。计算所得氮化硅陶瓷的致密度，其致密度为85％。
实施例3
本发明实施例提供了第三种氮化硅陶瓷浆料的制备方法，其步骤如下:
(1)粉体制备：将粒径为0.7μm的氮化硅粉体放进空气烧结炉中，以10℃/min的升温速度升温到1300℃，保温5h，得到热氧化氮化硅粉体；
(2)粉体混合：50g的热氧化氮化硅粉体与3g的Gd2O3球磨混合8h，60℃干燥24h，过100目筛网，得到混合均匀的干燥粉体；
(3)浆料制备：将40g的干燥粉体，20g的6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)，0.6g的BYK-163，1.0g的BYK-057，0.4g的(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TPO)均匀混合，得到均匀氮化硅陶瓷浆料。
本发明实施例提供了第三种氮化硅陶瓷的制备方法，其步骤如下:
a)成型：将氮化硅陶瓷浆料加入光固化成型机中，设定层厚为50μm与曝光能量为200mJ/cm2，根据零件图切片轮廓逐层曝光固化叠加，得到所需形状的成型坯体；
b)清洗及后固化：将a)中得到的成型坯体浸入无水酒精，超声清洗表面未固化树脂，再放入紫外灯箱中固化3h；
c)脱脂烧结：将b)中后固化的坯体在空气中以1℃/min的速率升温至300℃保温3h，再以0.5℃/min的速率升温至650℃保温1h。再将脱脂后的坯体在氮气下以15℃/min的速率升温至1750℃保温2h，气压为0.1MPa。计算所得氮化硅陶瓷的致密度，其致密度为50％。
实施例4
本发明实施例提供了第四种氮化硅陶瓷浆料的制备方法，其步骤如下:
(1)粉体制备：将粒径为1.0μm的氮化硅粉体放进空气烧结炉中，以5℃/min的升温速度升温到1200℃，保温5h，得到热氧化氮化硅粉体；
(2)粉体混合：50g的热氧化氮化硅粉体与10g的Y2O3球磨混合8h，60℃干燥24h，过100目筛网，得到混合均匀的干燥粉体；
(3)浆料制备：将40g的干燥粉体，10g的季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)，10g的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)，0.6g的聚丙烯酸钠，0.8g的BYK-057，0.2g的苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(819)均匀混合，得到均匀氮化硅陶瓷浆料。
本发明实施例提供了第四种氮化硅陶瓷的制备方法，其步骤如下:
a)成型：将氮化硅陶瓷浆料加入光固化成型机中，设定层厚为20μm与曝光能量为150mJ/cm2，根据零件图切片轮廓逐层曝光固化叠加，得到所需形状的成型坯体；
b)清洗及后固化：将a)中得到的成型坯体浸入无水酒精，超声清洗表面未固化树脂，再放入紫外灯箱中固化5h；
c)脱脂烧结：将b)中后固化的坯体在真空中以0.5℃/min的速率升温至300℃保温3h，再以0.5℃/min的速率升温至600℃保温3h；再在空气中以0.5℃/min的速率升温至300℃保温3h，再以0.5℃/min的速率升温至650℃保温3h。将脱脂后的坯体在氮气下以10℃/min的速率升温至1820℃保温2h，气压为1MPa。计算所得氮化硅陶瓷的致密度，其致密度为40％。
实施例5
本发明实施例提供了第五种氮化硅陶瓷浆料的制备方法，其步骤如下:
(1)粉体制备：将粒径为0.2μm的氮化硅粉体放进空气烧结炉中，以5℃/min的升温速度升温到1300℃，保温5h，得到热氧化氮化硅粉体；
(2)粉体混合：50g的热氧化氮化硅粉体与5g的Ce2O3球磨混合8h，60℃干燥24h，过100目筛网，得到混合均匀的干燥粉体；
(3)浆料制备：将40g的干燥粉体，13g的季戊四醇四丙烯酸酯(PETTA)，13g的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)，0.8g的BYK-9077，0.5g的BYK-057，0.39g的苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(819)均匀混合，得到氮化硅陶瓷浆料。
本发明实施例提供了第五种氮化硅陶瓷的制备方法，其步骤如下:
a)成型：将氮化硅陶瓷浆料加入光固化成型机中，设定层厚为20μm与曝光能量为250mJ/cm2，根据零件图切片轮廓逐层曝光固化叠加，得到所需形状的成型坯体；
b)清洗及后固化：将a)中得到的成型坯体浸入无水酒精，超声清洗表面未固化树脂，再放入紫外灯箱中固化5h；
c)脱脂烧结：将b)中后固化的坯体在空气中以1℃/min的速率升温至300℃保温3h，再以0.5℃/min的速率升温至650℃保温3h。再将脱脂后的坯体在氮气下以5℃/min的速率升温至1750℃保温3h，气压为0.1MPa。计算所得氮化硅陶瓷的致密度，其致密度为40％。
实施例6
本发明实施例提供了第六种氮化硅陶瓷浆料的制备方法，其步骤如下:
(1)粉体制备：将粒径为0.5μm的氮化硅粉体放进空气烧结炉中，以5℃/min的升温速度升温到1200℃，保温1h，得到热氧化氮化硅粉体；
(2)粉体混合：50g的热氧化氮化硅粉体与3g的Y2O3球磨混合8h，60℃干燥24h，过100目筛网，得到混合均匀的干燥粉体；
(3)浆料制备：将40g的干燥粉体，20g的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)，0.4g的BYK-9077，0.8g的BYK-057，0.3g的苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(819)均匀混合，得到均匀氮化硅陶瓷浆料。
本发明实施例提供了第六种氮化硅陶瓷的制备方法，其步骤如下:
a)成型：将氮化硅陶瓷浆料加入光固化成型机中，设定层厚为50μm与曝光能量为250mJ/cm2，根据零件图切片轮廓逐层曝光固化叠加，得到所需形状的成型坯体；
b)清洗及后固化：将a)中得到的成型坯体浸入无水酒精，超声清洗表面未固化树脂，再放入紫外灯箱中固化3h；
c)脱脂烧结：将b)中后固化的坯体在真空中以2℃/min的速率升温至300℃保温3h，再以2℃/min的速率升温至600℃保温3h；在空气中以2℃/min的速率升温至300℃保温3h，再以2℃/min的速率升温至650℃保温3h。将脱脂后的坯体在氮气下以10℃/min的速率升温至1820℃保温2h，气压为5MPa。计算所得氮化硅陶瓷的致密度，其致密度为95％。
实施例7
本实施例为不同热氧化条件的氮化硅粉体在加热氧化前后进行检测，具体操作如下：
a粉体制备：将粒径为0.5μm的氮化硅粉体放进空气烧结炉中，以5℃/min的升温速度升温到1200℃，保温3h，得到热氧化氮化硅粉体a；
b粉体制备：将粒径为0.5μm的氮化硅粉体放进空气烧结炉中，以5℃/min的升温速度升温到1200℃，保温1h，得到热氧化氮化硅粉体b；
c粉体制备：将粒径为0.5μm的氮化硅粉体放进空气烧结炉中，以5℃/min的升温速度升温到1150℃，保温3h，得到热氧化氮化硅粉体c；
d粉体制备：将粒径为0.5μm的氮化硅粉体放进空气烧结炉中，以5℃/min的升温速度升温到1150℃，保温1h，得到热氧化氮化硅粉体d；
e粉体制备：将粒径为0.5μm的氮化硅粉体放进空气烧结炉中，以5℃/min的升温速度升温到1200℃，保温3h，得到热氧化氮化硅粉体e；
f粉体制备：将粒径为0.5μm的氮化硅粉体放进空气烧结炉中，以5℃/min的升温速度升温到1300℃，保温3h，得到热氧化氮化硅粉体f；
将热氧化氮化硅粉体a、热氧化氮化硅粉体b、热氧化氮化硅粉体c、热氧化氮化硅粉体d和不做加热氧化处理的氮化硅粉体进行XRD检测，结果如图3所示；将不做加热氧化处理的氮化硅粉体、热氧化氮化硅粉体a和热氧化氮化硅粉体c进行红外光谱检测，结果如图4所示；测定不做加热氧化处理的氮化硅粉体、热氧化氮化硅粉体e和热氧化氮化硅粉体f的SiO2的占比，其结果如表1所示。
表1
氧化处理 SiO2占比％
原粉(不做加热氧化处理的氮化硅粉体) 0
实施例1(1150℃加热2h) 5
氮化硅粉体1200℃加热3h 35
氮化硅粉体1300℃加热3h 60
从表1和图3和图4的实验数据可知，本发明通过对氧化硅粉体进行加热处理，从而对氧化硅粉体的表面进行氧化，使得氮化硅粉体表面包覆一层具有氧化物特性的SiO2膜，温度越高，其SiO2含量越高，而氧化后的氮化硅表面的SiO2膜的折射率约为1.5～1.6，与树脂的折射率(1.4～1.5)相近，氮化硅粉体折射率与树脂折射率的差值越小，其成型过程中的散射现象越小，这有效提高单层固化厚度，从实验中可知，在同样单层固化厚度下(50μm)，氧化粉体的所需能量(500mj·cm-2)，而非氧化粉则需要能量(明显>1500mj·cm-2)，缩短了固化所需时间。因此，在达到所需单层厚度下，所需的曝光时间减少，提高了成型效率；此外，氧化后氮化硅被SiO2膜包覆，促进烧结致密化及提高陶瓷性能；同时，从粘度数据可知，在同一固含量下，本发明的氮化硅陶瓷浆料的粘度明显低于不经过加热处理的氮化硅陶瓷浆料，所以，说明热氧化氮化硅粉体与树脂的亲和力高，降低了粘度，从而能够提高固相含量。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种氮化硅陶瓷浆料的制备方法，其特征在于，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。
2.根据权利要求1所述的氮化硅陶瓷浆料的制备方法，其特征在于，所述热氧化氮化硅粉体的粒径为0.2-1μm。
3.根据权利要求1所述的氮化硅陶瓷浆料的制备方法，其特征在于，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。
4.根据权利要求1所述的氮化硅陶瓷浆料的制备方法，其特征在于，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。
5.根据权利要求1所述的氮化硅陶瓷浆料的制备方法，其特征在于，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。
6.根据权利要求1所述的氮化硅陶瓷浆料的制备方法，其特征在于，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。
7.根据权利要求1所述的氮化硅陶瓷浆料的制备方法，其特征在于，所述步骤二包括：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、消泡剂和光引发剂混合，得到氮化硅陶瓷浆料。
8.一种氮化硅陶瓷浆料，其特征在于，包括如权利要求1至7任意一项所述的氮化硅陶瓷浆料的制备方法制得。
9.一种氮化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、以如权利要求1至7任意一项所述的氮化硅陶瓷浆料的制备方法制得的氮化硅陶瓷浆料或如权利要求8所述的氮化硅陶瓷浆料为原料，根据零件图的切片轮廓进行逐层曝光和固化叠加处理，得到成型坯体；
步骤2、将所述成型坯体经过清洗后在紫外环境中固化，得到固化胚体；
步骤3、将所述固化坯体进行脱脂和烧结，得到氮化硅陶瓷。
10.一种氮化硅陶瓷，其特征在于，包括如权利要求9所述的氮化硅陶瓷的制备方法制得。
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