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浅析陶瓷材料表面改性技术的发展前景

作者:admin来源:中国磨粉机网 日期:2014-4-25 8:52:36 人气: 标签:

  氮化硅是共价键化合物,氮硅原子之间的键力很强,它的硬度高、膨胀系数小、耐磨和耐蚀性好,在高温中能保持强度稳定,是一种理想的高温结构材料。而这些烧结助剂使得氮化硅陶瓷的抗氧化性急剧下降。用化学气相沉淀法制造的氮化硅陶瓷,其卓越的抗氧化性主要得益于氧化过程中氮化硅陶瓷表面形成了一层由无定型的二氧化硅与氮氧化硅组成的保护层,氧在该保护层中的扩散速度很慢。对于含烧结助剂的氮化硅陶瓷就有所不同,烧结助剂与杂质的阳离子由晶界扩散到氧化表层中,这些阳离子破坏了SiO2的SiO桥氧,从而使氧能容易地穿过该氧化层与氮化硅反应。   用测射法将Pt涂覆在气压烧结氮化硅上,结果氮化硅的氧化速率有所降低。通过在氮化硅表面注入Al离子,利用Al离子在有阳离子存在情况下,可充当网络形成体的原理来消除阳离子对氧化层Si-O键的破坏。阳离子萃取表面改性对含烧结助剂氮化硅抗氧化性也有影响。既然烧结助剂和杂质的阳离子可通过晶界富集于氧化层中,可以设想通过控制温度、气氛和时间使氮化硅陶瓷生成一厚度受控的氧化层,并在阳离子充分扩散至该氧化层后,通过一定的腐蚀法将该层除去,可达到从氮化硅陶瓷中萃取阳离子的目的。然后,再在适当的气氛与温度下使晶界结晶化,这样将使扩散至氧化层中的阳离子浓度极度降低,氧化层的保护作用得到发挥,从而降低氮化硅陶瓷的氧化速率。

  目前,陶瓷表面改性技术的种类很多,但都存在许多不足,需要进一步改进的技术如下:

  (1)对于涂覆后的SiC粒子在1000以下具有很强的抗氧化能力,而1100以上其抗氧化性大幅度降低;

  (2)离子注入对结构陶瓷的硬度有影响,低剂量注入时硬度会增加,但当剂量增加到一定程度,陶瓷表面呈无定型化后,硬度会急剧下降;

  (3)离子注入会引起结构陶瓷抗氧化性能大大降低,在出现氧化前100-150强度会发生大幅度下降现象;

  (4)对于阳离子萃取表面改性,由于其他的表面改性方法,通常费用比较昂贵。

  陶瓷材料被广泛应用于各行各业,对其表面性能进行改进,对于减小其使用范围的限制有重要意义。陶瓷材料表面改性技术被逐步应用到高新技术领域,如生物隋性陶瓷通过喷涂羟基磷灰石而具有生物活性,进而被用作生物医学材料。

  

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