氧化温度和分散剂种类对Si3N4浆料性能的影响

doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2022.01.006

耐火材料 ›› 2022, Vol. 56 ›› Issue (1): 24-28.DOI: 10.3969/j.issn.1001-1935.2022.01.006

氧化温度和分散剂种类对Si₃N₄浆料性能的影响

孙易桀¹⁾(), 马妍¹⁾, 王周福¹⁾, 刘浩¹⁾, 何健²⁾, 吕戌生²⁾, 王玺堂¹⁾()

1)武汉科技大学省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室湖北武汉 430081
2)江苏晶鑫新材料股份有限公司江苏宜兴 225000

收稿日期:2021-03-23 出版日期:2022-02-15 发布日期:2022-02-24
通讯作者: 王玺堂,男,1957年生,博士,教授。E-mail:whwxt888@163.net
作者简介:孙易桀:男,1996年生,硕士研究生。E-mail:751909072@qq.com
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(U20A20239);国家自然科学基金资助项目(51672195)

Effect of oxidation temperature and dispersant type on properties of Si₃N₄ slurry

Sun Yijie¹⁾(), Ma Yan¹⁾, Wang Zhoufu¹⁾, Liu Hao¹⁾, He Jian²⁾, Lyu Xusheng²⁾, Wang Xitang¹⁾()

1)The State Key Laboratory of Refractories and Metallurgy,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430081,Hubei,China

Received:2021-03-23 Online:2022-02-15 Published:2022-02-24
Contact: Wang Xitang

摘要/Abstract

摘要：

研究了自蔓延燃烧合成Si₃N₄粉的氧化处理(在空气气氛中分别于400、600、800 ℃保温3 h)以及添加的分散剂种类(分别为聚丙烯酸钠、六偏磷酸钠、三聚磷酸钠、木质素磺酸钙)对制备的Si₃N₄浆料的抗沉降性、ζ电位和黏度的影响。结果表明:1)在空气气氛中于800 ℃保温3 h氧化处理后,粉体中Si₂N₂O含量增多;用其制备的浆料的稳定性最好,ζ电位绝对值较大,黏度最小。2)以六偏磷酸钠作为分散剂制备的Si₃N₄浆料的稳定性较好,ζ电位绝对值最大,黏度最小。3)添加0.021%(w)六偏磷酸钠制备的Si₃N₄浆料的ζ电位绝对值最大,黏度较小。

关键词: 自蔓延燃烧合成, 氮化硅, 浆料, 稳定性, 抗沉降性, ζ电位;, 黏度, 氧化温度, 分散剂

Abstract:

The effects of the oxidation treatment (in air atmosphere at 400,600 and 800 ℃ for 3 h) of Si₃N₄ powder synthesized by self-propagating combustion and the types of dispersants (sodium polyacrylate,sodium hexametaphosphate,trimerization sodium phosphate,and calcium lignosulfonate) on the anti-settling,the zeta potential and the viscosity of the Si₃N₄ slurries were investigated.The results show that:(1)after the oxidation treatment in air atmosphere at 800 ℃ for 3 h,the Si₂N₂O content in the obtained powder increases;the corresponding slurry has the best stability,large zeta potential absolute value and the smallest viscosity;(2)the Si₃N₄ slurry prepared with sodium hexametaphosphate as dispersant has good stability,the highest zeta potential absolute value and the lowest viscosity;(3)the Si₃N₄ slurry prepared with 0.021% sodium hexametaphosphate has the highest zeta potential absolute value and low viscosity.

Key words: self-propagating combustion synthesis, silicon nitride, slurry, stability, anti-settling, zeta potential, viscosity, oxidation temperature, dispersant

中图分类号:

TQ127.2

孙易桀, 马妍, 王周福, 刘浩, 何健, 吕戌生, 王玺堂. 氧化温度和分散剂种类对Si₃N₄浆料性能的影响[J]. 耐火材料, 2022, 56(1): 24-28.

Sun Yijie, Ma Yan, Wang Zhoufu, Liu Hao, He Jian, Lyu Xusheng, Wang Xitang. Effect of oxidation temperature and dispersant type on properties of Si₃N₄ slurry[J]. Refractories, 2022, 56(1): 24-28.

图/表 10

图1 Si3N4原粉及经不同温度氧化后Si3N4粉的XRD图谱

Fig.1 XRD patterns of Si3N4 raw powder and Si3N4 powder after oxidation treatment at different temperatures

表1 Si3N4原粉及经不同温度氧化后Si3N4粉的XRD半定量分析结果

Table 1 XRD semi-quantitative analysis results of Si3N4 raw powder and Si3N4 powder after oxidation treatment at different temperatures

Si₃N₄粉种类	w/%
Si₃N₄粉种类	β-Si₃N₄	α-Si₃N₄	Si₂N₂O
原粉	67	13	11
400 ℃氧化后	66	14	11
600 ℃氧化后	67	13	11
800 ℃氧化后	63	8	20

图2 用Si3N4原粉和经不同温度氧化后Si3N4粉制备的浆料的相对沉降高度-时间曲线

Fig.2 Relative sedimentation height(RSH)-time curves of slurries prepared with Si3N4 raw powder and Si3N4 powder after oxidation treatment at different temperatures

图3 用Si3N4原粉和经不同温度氧化后Si3N4粉制备的浆料的ζ电位-pH曲线

Fig.3 Zeta potential-pH curves of slurries prepared with Si3N4 raw powder and Si3N4 powder after oxidation treatment at different temperatures

图4 用Si3N4原粉和经不同温度氧化处理后Si3N4粉制备的浆料的黏度-切变速率曲线

Fig.4 Viscosity-shear rate curves of slurries prepared with Si3N4 raw powder and Si3N4 powder after oxidationtreatment at different temperatures

图5 用Si3N4原粉和用Si3N4原粉添加不同分散剂制备的浆料的相对沉降高度-时间曲线

Fig.5 RSH-time curves of slurries prepared with Si3N4 raw powder and Si3N4 powder added with different dispersants

图6 用Si3N4原粉和用Si3N4原粉添加不同种类分散剂制备的浆料的ζ电位-pH曲线

Fig.6 Zeta potential-pH curves of slurries prepared with Si3N4 raw powder and Si3N4 powder added with different dispersants

图7 用Si3N4原粉和用Si3N4原粉添加不同分散剂制得浆料的黏度-切变速率曲线

Fig.7 Viscosity-shear rate curves of slurries prepared with Si3N4 raw powder and Si3N4 powder added with different dispersants

图8 添加不同量六偏磷酸钠的浆料的ζ电位-pH曲线

Fig.8 Zeta potential-pH curves of slurries with different SHP additions

图9 添加不同量六偏磷酸钠的浆料的黏度-切变速率曲线

Fig.9 Viscosity-shear rate curves of slurries with different SHP additions

参考文献 13

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Effect of oxidation temperature and dispersant type on properties of Si₃N₄ slurry

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