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一种陶瓷组合物、氮化硅陶瓷材料及其制备方法和氮化硅陶瓷制品的制备方法与流程

一种陶瓷组合物、氮化硅陶瓷材料及其制备方法和氮化硅陶瓷制品的制备方法
1.本技术是申请日为2021年11月10日、申请号为202111329301.5、发明名称为《陶瓷组合物、氮化硅陶瓷材料及其制备方法和陶瓷制品》的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及陶瓷材料领域，特别涉及一种陶瓷组合物、氮化硅陶瓷材料及其制备方法和氮化硅陶瓷制品的制备方法。

背景技术：

3.氮化硅陶瓷具有低密度、低膨胀系数、高稳定性等特点，广泛应用于机械、能源、化工、家电、航空航天等领域。氮化硅陶瓷通常显青，目前一些技术将氮化硅陶瓷做成纯黑的氮化硅陶瓷材料，因黑是一种具有多种不同文化意义的颜，是纯正、典雅、高贵的象征，故而受到广泛关注。
4.传统的纯黑的氮化硅陶瓷材料的制备方法，是通过加入黑颜料的方式，然而其在陶瓷烧结之后制得的纯黑的氮化硅陶瓷材料，存在黑不纯正、不均匀，颜可控性较差的问题；且制得的氮化硅陶瓷的致密度下降，从而导致产品性能下降。

技术实现要素：

5.基于此，本发明提供了一种陶瓷组合物、氮化硅陶瓷材料及其制备方法和氮化硅陶瓷制品的制备方法，该陶瓷组合物能在烧结后呈黑，且黑纯正，差较小，且保证陶瓷制品的性能基本不受影响。
6.本发明解决上述技术问题的技术方案如下。
7.一种陶瓷组合物，按质量份数计，包括以下组分：
8.氮化硼 1～10份；
9.氧化钇 1～8份；
10.钛酸铝 1～8份；以及
11.氮化硅 75～95份；
12.所述氧化钇的d50为0.5μm～3.0μm；
13.所述钛酸铝的d50为0.5μm～3.0μm；
14.所述氮化硅的d50为0.5μm～0.8μm；
15.所述氮化硼为氮化硼片，所述氮化硼的厚度为0.1μm～0.2μm，长和宽均为10μm～20μm。
16.在其中一些实施例中，陶瓷组合物中，所述氧化钇和所述钛酸铝的质量比为(1～3):1。
17.在其中一些实施例中，陶瓷组合物中，所述氧化钇、所述钛酸铝和所述氮化硼的总质量与所述氮化硅质量的比为(0.1～0.3):1。
18.在其中一些实施例中，陶瓷组合物中，所述氮化硅的纯度》99.5％，所述氮化硅中还含有铁元素。
19.本发明提供了一种氮化硅陶瓷材料，包括如下组分：
20.上述的陶瓷组合物和粘结剂。
21.在其中一些实施例中，所述氮化硅陶瓷材料的d50为60μm～80μm。
22.本发明提供了一种氮化硅陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：
23.将上述的陶瓷组合物、粘结剂和溶剂混合后进行第一研磨、第二研磨，得到氮化硅陶瓷浆料；
24.将所述氮化硅陶瓷浆料喷雾干燥造粒，得到所述氮化硅陶瓷材料。
25.在其中一些实施例中，所述第一球磨的方式为滚筒磨或搅拌磨；所述第一球磨的球磨介质的粒径为3mm～5mm；所述第一球磨的时间为1h～5h；所述第二球磨的球磨介质的粒径为0.6mm～0.8mm；
26.所述第一球磨和第二球磨的球磨介质均为氮化硅；所述第二球磨的转速为2000r/min～2800r/min，时间为0.5h～3h。
27.在其中一些实施例中，所述喷雾干燥造粒的条件为：进风口温度为350℃～400℃，出风口温度为90℃～110℃，喷雾塔内径为2m～3.5m，喷雾盘转速为8000r/min～12000r/min。
28.本发明提供了一种氮化硅陶瓷制品的制备方法，将上述的氮化硅陶瓷材料进行成型、烧结，得到所述氮化硅陶瓷制品；
29.所述烧结的步骤包括：先在1480℃～1520℃下保温2h～8h，再于1550℃～1850℃下保温2h～8h。
30.与现有技术相比较，本发明的陶瓷组合物具有如下有益效果：
31.上述陶瓷组合物，包括特定比例的氮化硼、氧化钇、钛酸铝和氮化硅，其中，氮化硼、氧化钇和钛酸铝在烧结过程中形成液相，有利于促进氮化硅颗粒重排；同时，钛酸铝起到颜中心的作用，以钛酸铝中的钛原子为颜中心，在烧结过程中钛元素的价态变化使其显示出纯正的黑，差较小；以及氮化硼起到润滑和缓冲作用，有效抑制钛酸铝的分解膨胀，使钛酸铝的分解缓慢进行，从而使烧结后制得的陶瓷制品显黑，且黑纯正，差较小，同时还能有效避免陶瓷制品的开裂，使得陶瓷制品的整体性较好，从而保证陶瓷制品的性能基本不受影响。并且本发明采用氮化硼片与氧化钇、钛酸铝和氮化硅颗粒之间匹配时，有更大的兼容空间，使烧结后制得的陶瓷制品的黑更加纯正，差进一步减小。
32.上述陶瓷组合物，无需添加额外的黑颜料，即可使烧结后制得的陶瓷制品显黑，且黑纯正，差较小，避免了黑颜料在陶瓷烧结之后存在的黑不纯正、不均匀，颜可控性较差的问题。
具体实施方式
33.下以下结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细的说明。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。应当理解，提供这些实施方式的目的是使对本发明公开内容理解更加透彻全面。
34.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的
技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
36.本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
37.本发明一实施方式提供了一种陶瓷组合物，按质量份数计，包括以下组分：
38.氮化硼 1～10份；
39.氧化钇 1～8份；
40.钛酸铝 1～8份；以及
41.氮化硅 75～95份。
42.还可理解，上述提供的陶瓷组合物，按质量百分数数计，包括以下组分：
43.氮化硼 1wt％～10wt％；
44.氧化钇 1wt％～8wt％；
45.钛酸铝 1wt％～8wt％；以及
46.氮化硅余量。
47.在其中一些示例中，陶瓷组合物中，按质量份数计，包括以下组分：
48.氮化硼 3～9份；
49.氧化钇 3～7份；
50.钛酸铝 2～7份；以及
51.氮化硅80～90份。
52.在其中一些示例中，陶瓷组合物中，按质量份数计，包括以下组分：
53.氮化硼 3～5份；
54.氧化钇 5～7份；
55.钛酸铝 5～7份；以及
56.氮化硅 81～87份。
57.在其中一些示例中，陶瓷组合物中，按质量份数计，包括以下组分：
58.氮化硼 3份；
59.氧化钇 5份；
60.钛酸铝 5份；以及
61.氮化硅 87份。
62.在其中一些示例中，陶瓷组合物中，氧化钇和钛酸铝的质量比为(1～3):1；可选地，氧化钇和钛酸铝的质量比为(1～2):1；优选地，氧化钇和钛酸铝的质量比为1:1。
63.在其中一些示例中，陶瓷组合物中，氧化钇、钛酸铝和氮化硼的总质量与氮化硅质
量的比为(0.1～0.3):1；可选地，氧化钇、钛酸铝和氮化硼的总质量与氮化硅质量的比为(0.15～0.25):1；优选地，氧化钇、钛酸铝和氮化硼的总质量与氮化硅质量的比为0.15:1。
64.上述陶瓷组合物，包括特定比例的氮化硼、氧化钇、钛酸铝和氮化硅，其中，氮化硼、氧化钇和钛酸铝在烧结过程中形成液相，有利于促进氮化硅颗粒重排；同时，钛酸铝起到颜中心的作用，以钛酸铝中的钛原子为颜中心，在烧结过程中钛元素的价态变化使其显示出纯正的黑，差较小；以及氮化硼起到润滑和缓冲作用，有效抑制钛酸铝的分解膨胀，使钛酸铝的分解缓慢进行，从而使烧结后制得的陶瓷制品显黑，且黑纯正，差较小，同时还能有效避免陶瓷制品的开裂，使得陶瓷制品的整体性较好，从而保证陶瓷制品的性能基本不受影响。
65.在其中一些示例中，陶瓷组合物中，氮化硅的纯度》99.5％，氮化硅中还含有铁元素。
66.可以理解，采用硅粉氮化法制备氮化硅粉时，添加铁元素作为硅粉氮化的催化剂使用，得到的氮化硅中含有铁元素。氮化硅中含有铁元素有利于进一步促使氮化硅陶瓷材料的颜显纯黑。
67.在其中一些示例中，陶瓷组合物中，氮化硅中的铁元素含量为1500ppm～5000ppm，α相》92％。
68.在其中一些示例中，陶瓷组合物中，氮化硼为氮化硼片，氮化硼的厚度为0.1μm～0.2μm，长和宽均为10μm～20μm。
69.在其中一些具体的示例中，陶瓷组合物中，氮化硼为氮化硼片，氮化硼的厚度为0.1μm，长和宽均为20μm。
70.在其中一些示例中，陶瓷组合物中，氧化钇的d50为0.5μm～3.0μm。
71.在其中一些具体的示例中，陶瓷组合物中，氧化钇的d50为1μm。
72.在其中一些示例中，陶瓷组合物中，钛酸铝的d50为0.5μm～3.0μm。
73.在其中一些具体的示例中，陶瓷组合物中，钛酸铝的d50为1μm。
74.在其中一些示例中，陶瓷组合物中，氮化硅的d50为0.5μm～0.8μm。
75.在其中一些具体的示例中，陶瓷组合物中，氮化硅的d50为0.7μm。
76.采用氮化硼片与氧化钇、钛酸铝和氮化硅颗粒之间匹配时，有更大的兼容空间，使烧结后制得的陶瓷制品的黑更加纯正，差进一步减小。
77.本发明一实施方式提供了一种氮化硅陶瓷材料，包括如下组分：
78.上述的陶瓷组合物和粘结剂。
79.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料中，粘结剂选自聚乙烯醇(pva)、聚乙烯醇缩丁醛(pvb)和羟甲基纤维素(hmc)中的至少一种；可选地，粘结剂选自聚乙烯醇和聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种；进一步地，粘结剂为pvb。
80.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料中，氮化硅陶瓷材料为氮化硅陶瓷颗粒。
81.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料中，氮化硅陶瓷材料的d50为60μm～80μm；可选地，氮化硅陶瓷材料的d50为80μm。
82.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料中，氮化硅陶瓷材料为氮化硅陶瓷浆料，氮化硅陶瓷材料还包括溶剂。
83.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料中，溶剂选自水、丙酮和乙醇中的至少一种；
可选地，溶剂为乙醇；进一步地，乙醇为无水乙醇。
84.本发明一实施方式提供了一种氮化硅陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：
85.将上述陶瓷组合物、粘结剂和溶剂混合，得到氮化硅陶瓷浆料。
86.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，将上述陶瓷组合物、粘结剂和溶剂混合后，还包括对混合后的浆料进行第一研磨的步骤，得到氮化硅陶瓷浆料。
87.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，第一球磨的球磨介质的粒径为3mm～5mm；进一步地，第一球磨的球磨介质的粒径为4mm。
88.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，第一球磨的球磨介质均为氮化硅。
89.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，第一球磨的方式为滚筒磨或搅拌磨，第一球磨的时间为1h～5h；可选地，第一球磨的时间为1h～3h；优选地，第一球磨的时间为2h。
90.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，在第一球磨的步骤之后，还包括第二球磨。
91.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，第二球磨的球磨介质的粒径为0.6mm～0.8mm；进一步地，第二球磨的球磨介质的粒径为0.8mm。
92.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，第二球磨的球磨介质均为氮化硅。
93.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，采用砂磨机进行第二球磨。
94.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，砂磨机的内衬材质为氮化硅材质或聚氨酯材质。
95.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，第二球磨的转速为2000r/min～2800r/min，时间为0.5h～3h；可选地，第二球磨的转速为2000r/min～2400r/min，时间为0.5h～1.5h。
96.在其中一些具体的示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，第二球磨的转速为2200r/min，时间为1h。
97.先进行第一球磨，再进行第二球磨，可进一步增加氮化硅陶瓷材料的颜均一性，差减小，以及整体综合性能提高。
98.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，将上述氮化硅陶瓷浆料干燥造粒，得到氮化硅陶瓷颗粒。
99.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，造粒为喷雾干燥造粒。
100.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，喷雾干燥造粒的条件为：进风口温度为350℃～400℃，出风口温度为90℃～110℃，喷雾塔内径为2m～3.5m，喷雾盘转速为8000r/min～12000r/min；可选地，喷雾干燥造粒的条件为：进风口温度为370℃～390℃，出风口温度为100℃～110℃，喷雾塔内径为2m～3m，喷雾盘转速为8000r/min～10000r/min。
101.在其中一些具体的示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，喷雾干燥造粒的条件为：进风口温度为380℃，出风口温度为105℃，喷雾塔内径为2.5m，喷雾盘转速为9000r/min。
102.采用特定条件参数对氮化硅陶瓷浆料进行喷雾干燥造粒，可增加氮化硅陶瓷材料的颜均一性，差减小，整体综合性能提高。
103.本发明一实施方式提供了一种氮化硅陶瓷制品，其制备原料包括上述氮化硅陶瓷材料。
104.采用上述氮化硅陶瓷材料制备氮化硅陶瓷制品，可赋予氮化硅陶瓷制品显纯正的黑，且差较小。
105.本发明一实施方式提供了一种氮化硅陶瓷制品的制备方法，包括以下步骤：
106.将上述的氮化硅陶瓷颗粒进行成型和烧结。
107.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷制品的制备方法中，成型的压力为120mpa～180mpa。可以理解，成型的压力根据所需坯体的密度进行调整。
108.在其中一些示例中，成型的压力为150mpa。
109.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷制品的制备方法中，采用硬质合金干压模具进行成型。可选地，硬质合金干压模具含钨1wt％～10wt％。
110.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷制品的制备方法中，成型的装置包括上模、中模和下模。
111.设置程序使上模、中模与下模在成型过程中分别进行双向的精密运动，以达到均匀受压成型的目的。
112.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，在烧结步骤之前，还包括将成型步骤得到的坯体进行脱脂处理。
113.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，抽真空进行脱脂处理。
114.可以理解，对坯体进行脱脂处理，以除去粘结剂。
115.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，脱脂处理的温度为200℃～600℃；可选地，脱脂处理的温度为350℃～450℃；进一步地，脱脂处理的温度为400℃。
116.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，烧结的步骤包括：
117.先在1480℃～1520℃下保温2h～8h，再于1550℃～1850℃下保温2h～8h。
118.将坯体先在1480℃～1520℃温度下保温一定时间，在该温度范围下，钛酸铝在陶瓷体各成分的综合影响下缓慢分解反应，且有利于氮化硅晶粒细小化，可进一步提高氮化硅陶瓷材料的综合性能。如果将坯体直接于1550℃～1850℃下保温，会由于反应过快造成坯体开裂。
119.可选地，将坯体先在1490℃～1510℃下保温2h～5h，再于1600℃～1800℃下保温2h～5h。
120.在其中一些具体的示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，将坯体先在1500℃下保温3h，再于1700℃下保温3h。
121.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，升温的速度为：以3℃/min～5℃/min升温至800℃，然后加压至1mpa～2mpa，以2℃/min～3℃/min从800℃升温至1480℃～1520℃，保温2h～8h后，再加压至2mpa～8mpa，以0.3℃/min～2℃/min升温至1550℃～1850℃，保温2h～8h。
122.在其中一些示例中，氮化硅陶瓷材料的制备方法中，烧结结束后，以每分钟2℃降温至800℃，之后随炉降温。
123.上述氮化硅陶瓷制品的制备方法，采用特定组分及特定工艺，使制得的氮化硅陶瓷材料显示出纯正的黑，差较小，且抗弯强度、维氏硬度和热导率较高，断裂韧性较强，以及介电常数和介电损耗较低。
124.此外，上述氮化硅陶瓷材料的制备方法，无需添加额外的黑颜料，也无需使用氧化钴、氧化铬等对人体有害的化合物，安全系数高；且成型与烧结工艺简单，制备成本低，适合批量化生产。
125.具体实施例
126.以下按照本发明的陶瓷组合物、氮化硅陶瓷材料及其制备方法和陶瓷制品举例，可理解，本发明的陶瓷组合物、氮化硅陶瓷材料及其制备方法和陶瓷制品并不局限于下述实施例。
127.实施例1
128.1)将片状晶形的氮化硼粉(3wt％，厚度0.1μm，长和宽均为20μm)，氧化钇粉(5wt％，d50为1.0μm)，钛酸铝粉(5wt％，d50为1.0μm)混合，加入到硅粉氮化法制备的氮化硅粉(87wt％，纯度》99.5％，α相》92％，d50为0.7μm)中，以无水乙醇作为混合介质，加入pvb(2wt％)作为粘结剂，用氮化硅球(直径4.0mm)作为第一球磨介质，用滚筒磨球磨混合2h；出浆后，采用砂磨机(第二球磨介质为直径0.8mm的氮化硅小球，以2200r/min，砂磨机内衬为氮化硅材质)处理1h；再在进风口温度为380℃，出风口温度为105℃，喷雾塔内径2.5m，喷雾盘转速为9000r/min的条件下进行喷雾干燥造粒粉，得到氮化硅陶瓷颗粒的d50为80μm。
129.2)使用硬质合金干压模具(含钨5wt％)，含上模、中模与下模，通过压机设置，达到双向的精密运动，在成型压力150mpa下进行成型，得到的坯体密度为1.8g/cm3。
130.3)抽真空升温(400℃)脱脂，脱脂后采用5518型号烧结炉，以每分钟3℃升温至800℃，再加压至1mpa，以每分钟3℃继续升温，在1200℃时加压至2mpa，当温度达到1500℃时保温3h；然后加压到3mpa，以每分钟1℃继续升温，当温度达到1700℃时，加压到5mpa，保温3小时；再以每分钟2℃降温至800℃，之后随炉降温，得到氮化硅陶瓷制品。
131.实施例2
132.1)将片状的氮化硼粉(5wt％，厚度0.1μm，长和宽均为20μm)，氧化钇粉(7wt％，d50为1.0μm)，钛酸铝粉(7wt％，d50为1.0μm)混合，加入到硅粉氮化法制备的氮化硅粉(83wt％，纯度》99.5％，α相》92％，d50为0.7μm)中，以无水乙醇作为混合介质，加入pva作为粘结剂，用氮化硅球(直径4.0mm)作为第一球磨介质，用滚筒磨球磨混合2h；出浆后，采用砂磨机(第二球磨介质为直径0.8mm的氮化硅小球，以2200r/min，砂磨机内衬为氮化硅材质)处理1h；再在进风口温度为380℃，出风口温度为105℃，喷雾塔内径2.5m，喷雾盘转速为9000r/min的条件下进行喷雾干燥造粒粉，得到氮化硅陶瓷颗粒的d50为75μm。
133.2)使用硬质合金干压模具(含钨5wt％)，含上模、中模与下模，通过压机设置，达到双向的精密运动，在成型压力150mpa下进行成型，得到的坯体密度为1.85g/cm3。
134.3)抽真空升温(400℃)脱脂，脱脂后采用5518型号烧结炉，以每分钟3℃升温至800℃，再加压至1mpa，以每分钟3℃继续升温，在1200℃时加压至2mpa，当温度达到1500℃时保温3h；然后加压到3mpa，以每分钟1℃继续升温，当温度达到1700℃时，加压到5mpa，保温3小时；再以每分钟2℃降温至800℃，之后随炉降温，得到氮化硅陶瓷制品。
135.实施例3
136.1)将片状的氮化硼粉(9wt％，厚度0.1μm，长和宽均为20μm)，氧化钇粉(3wt％，d50为1.0μm)，钛酸铝粉(2wt％，d50为1.0μm)混合，加入到硅粉氮化法制备的氮化硅粉(87wt％，纯度》99.5％，α相》92％，d50为0.7μm)中，以丙酮作为混合介质，加入pvb作为粘结剂，用氮化硅球(直径4.0mm)作为第一球磨介质，用滚筒磨球磨混合2h；出浆后，采用砂磨机(第二球磨介质为直径0.8mm的氮化硅小球，以2200r/min，砂磨机内衬为氮化硅材质)处理1h；再在进风口温度为380℃，出风口温度为105℃，喷雾塔内径2.5m，喷雾盘转速为9000r/min的条件下进行喷雾干燥造粒粉，得到氮化硅陶瓷颗粒的d50为63μm。
137.2)使用硬质合金干压模具(含钨5wt％)，含上模、中模与下模，通过压机设置，达到双向的精密运动，在成型压力150mpa下进行成型，得到的坯体密度为1.65g/cm3。
138.3)抽真空升温脱脂，脱脂后采用5518型号烧结炉，以每分钟3℃升温至800℃，再加压至1mpa，以每分钟3℃继续升温，在1200℃时加压至2mpa，当温度达到1500℃时保温3h；然后加压到3mpa，以每分钟1℃继续升温，当温度达到1700℃时，加压到5mpa，保温3小时；再以每分钟2℃降温至800℃，之后随炉降温，得到氮化硅陶瓷制品。
139.实施例4
140.与实施例1基本相同，不同点在于，步骤1)有所区别，步骤1)具体如下：
141.1)将片状的氮化硼粉(7wt％，厚度0.1μm，长和宽均为20μm)，氧化钇粉(5wt％，d50为1.0μm)，钛酸铝粉(5wt％，d50为1.0μm)混合，加入到硅粉氮化法制备的氮化硅粉(83wt％，纯度》99.5％，α相》92％，d50为0.7μm)中，以无水乙醇作为混合介质，加入pvb作为粘结剂，用氮化硅球(直径4.0mm)作为球磨介质，用滚筒磨球磨混合3h；再在进风口温度为380℃，出风口温度为105℃，喷雾塔内径2.5m，喷雾盘转速为9000r/min的条件下进行喷雾干燥造粒粉，得到氮化硅陶瓷颗粒的d50为80μm。
142.实施例5
143.与实施例1基本相同，不同点在于，步骤3)有所区别，步骤3)具体如下：
144.3)抽真空脱脂，脱脂后采用5518型号烧结炉，以每分钟3℃升温至800℃，再加压至1mpa，以每分钟3℃继续升温，当温度达到1500℃时，加压到3mpa，以每分钟1℃继续升温，当温度达到1700℃时，加压到5mpa，保温3小时；再以每分钟2℃降温至800℃，之后随炉降温，得到氮化硅陶瓷制品，该氮化硅陶瓷制品出现微小裂纹。
145.实施例6
146.与实施例1基本相同，不同点在于，将片状晶形的氮化硼粉替换成非片状氮化硼粉，该氮化硅陶瓷制品出现微小裂纹。
147.对比例1
148.与实施例1基本相同，不同点在于，基本原料中不包含钛酸铝，基本原料为片状的氮化硼粉3wt％、氧化钇粉10wt％和氮化硅粉余量。
149.对比例2
150.与实施例1基本相同，不同点在于，将钛酸铝替换为碳化钛，基本原料为片状的氮化硼粉3wt％、氧化钇粉5wt％、碳化钛5wt％和氮化硅粉余量。
151.对比例3
152.与实施例1基本相同，不同点在于，基本原料为片状的氮化硼粉3wt％、氧化钇粉5wt％、碳化钛3wt％、氧化铝2wt％和氮化硅粉余量。
153.对比例4
154.与实施例1基本相同，不同点在于，基本原料为片状的氮化硼粉2wt％、氧化钇粉1wt％、钛酸铝15wt％和氮化硅粉余量。
155.实施例1～6和对比例1～4中氮化硼、氧化钇、钛酸铝和氮化硅的质量百分数如表1所示。
156.表1
[0157][0158][0159]
将实施例1～6和对比例1～4制备得到的氮化硅陶瓷材料进行lab差仪检测，测试标准为：国际照明委员会颜标定模式-lab彩模式；结果如表2所示。其中，l值指的是代表物体的明亮度，0-100表示从黑到白；a值指的是代表物体的红绿，正值表示红，负值表示绿；b值指的是代表物体的黄蓝，正值表示黄，负值表示蓝；δe值指的是差，在lab彩模式中两点之间颜的变化。
[0160]
表2
[0161]
组别l值a值b值δe值实施例130-0.20.13.5实施例231-0.10.23.8实施例329-0.30.13.2实施例438-0.30.24.5实施例530-0.20.24.8实施例630-0.30.14.7对比例1450.32.54.0对比例2421.8-1.55.9对比例3430.9-1.24.3
对比例4480.31.88.7
[0162]
将实施例1～6和对比例1～4制备得到的氮化硅陶瓷材料进行性能测试，测试标准如下：
[0163]
密度：gb/t2997-2015；
[0164]
抗弯强度：gb/t23806—2009；
[0165]
维氏硬度：gb/t16534-2009；
[0166]
断裂韧性：gb/t23806-2009；
[0167]
热导率：gb/t22588-2008；
[0168]
介电常数：gb/t5597-1999；
[0169]
介电损耗：gb/t5597-1999；
[0170]
结果如表3所示。
[0171]
表3
[0172][0173]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0174]
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，便于具体和详细地理解本发明的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。应当理解，本领域技术人员在本发明提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验得到的技术方案，均在本发明所附权利要求的保护范围内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：

1.一种陶瓷组合物，其特征在于，按质量份数计，包括以下组分：氮化硼1～10份；氧化钇1～8份；钛酸铝1～8份；以及氮化硅75～95份；所述氧化钇的d50为0.5μm～3.0μm；所述钛酸铝的d50为0.5μm～3.0μm；所述氮化硅的d50为0.5μm～0.8μm；所述氮化硼为氮化硼片，所述氮化硼的厚度为0.1μm～0.2μm，长和宽均为10μm～20μm。2.如权利要求1所述的陶瓷组合物，其特征在于，所述氧化钇和所述钛酸铝的质量比为(1～3):1。3.如权利要求1所述的陶瓷组合物，其特征在于，所述氧化钇、所述钛酸铝和所述氮化硼的总质量与所述氮化硅质量的比为(0.1～0.3):1。4.如权利要求1～3任一项所述的陶瓷组合物，其特征在于，所述氮化硅的纯度>99.5％，所述氮化硅中还含有铁元素。5.一种氮化硅陶瓷材料，其特征在于，包括如下组分：权利要求1～4任一项所述的陶瓷组合物和粘结剂。6.如权利要求5所述的氮化硅陶瓷材料，其特征在于，所述氮化硅陶瓷材料为氮化硅陶瓷颗粒，d50为60μm～80μm。7.一种氮化硅陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将权利要求1～4任一项所述的陶瓷组合物、粘结剂和溶剂混合后进行第一研磨、第二研磨，得到氮化硅陶瓷浆料；将所述氮化硅陶瓷浆料喷雾干燥造粒，得到所述氮化硅陶瓷材料。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第一球磨的方式为滚筒磨或搅拌磨；所述第一球磨的球磨介质的粒径为3mm～5mm；所述第一球磨的时间为1h～5h；所述第二球磨的球磨介质的粒径为0.6mm～0.8mm；所述第一球磨和第二球磨的球磨介质均为氮化硅；所述第二球磨的转速为2000r/min～2800r/min，时间为0.5h～3h。9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述喷雾干燥造粒的条件为：进风口温度为350℃～400℃，出风口温度为90℃～110℃，喷雾塔内径为2m～3.5m，喷雾盘转速为8000r/min～12000r/min。10.一种氮化硅陶瓷制品的制备方法，其特征在于，步骤为：将权利要求5～9任一项所述的氮化硅陶瓷材料进行成型、烧结，得到所述氮化硅陶瓷制品；所述烧结的步骤包括：先在1480℃～1520℃下保温2h～8h，再于1550℃～1850℃下保温2h～8h。

技术总结

本发明涉及一种陶瓷组合物、氮化硅陶瓷材料及其制备方法和氮化硅陶瓷制品的制备方法。本发明的氮化硼、氧化钇和钛酸铝在烧结过程中形成液相，有利于促进氮化硅颗粒重排；同时，以钛酸铝中的钛原子为颜中心，在烧结过程中钛元素的价态变化使其显示出纯正的黑，差较小；氮化硼起到润滑和缓冲作用，有效抑制钛酸铝的分解膨胀，使钛酸铝的分解缓慢进行，从而使烧结后的陶瓷制品显纯正黑，差较小，同时还能有效避免陶瓷制品开裂，使得陶瓷制品的整体性较好，保证陶瓷制品的性能基本不受影响。并且本发明采用氮化硼片与氧化钇、钛酸铝和氮化硅颗粒之间匹配时，有更大的兼容空间，使烧结后制得的陶瓷制品的黑更加纯正，差进一步减小。进一步减小。