本發明屬于陶瓷制備技術領域，具體涉及一種氮化硅多孔陶瓷的制備方法。
背景技術：
多孔陶瓷普遍具有輕質、隔熱、耐熱、耐蝕的特點，廣泛地應用于過濾、催化、吸音、氣敏及人工骨等領域。與氧化物基多孔陶瓷相比，多孔si3n4陶瓷強度高、介電常數低且穩定，在軍事電子工業方面作為一種新型的“結構-功能”一體化材料有應用前景，引起了廣泛的研究。
根據所用起始粉末的不同，現有的氮化硅多孔陶瓷材料的制備方法有以下幾種：
非全致密燒結留孔法制備多孔si3n4陶瓷通常以α-si3n4粉末為原料，同時使用一定量的添加劑，包括al2o3、y2o3及稀土氧化物等，在氮氣氛中1650-2200℃燒結。添加劑與si3n4原料中混有的sio2雜質在高溫下生成一定量的液相，一方面實現si3n4的α→β轉變和β-si3n4棒晶的生長，另一方面將β-si3n4棒晶牢固地結合，提高多孔si3n4陶瓷力學強度。由于si3n4陶瓷的致密化程度與液相量密切相關，通過調節添加劑用量和燒結工藝，可達到控制氣孔率的目的，但氣孔率一般在30％左右，超過60％則燒結困難。
碳熱還原法，如中國專利200610041867.7中提出了碳熱還原法制備多孔氮化硅的方法。在高溫下由二氧化硅在氮氣中引發3sio2+6c+2n2→si3n4+6co的反應生成氮化硅，利用上述反應也嘗試制備了氮化硅多孔陶瓷。不足之處是碳熱還原法需要少量的氮化硅作為晶種，一定程度上提高了生產成本，由于反應有44％的失重導致燒結過程中產品有較大的收縮，對生產要求形狀構件非常不利。
模板法通常是用si3n4原料包覆有機物，然后去除有機物燒結而保留孔洞。有機造孔劑主要有天然纖維、高分子聚合物和有機酸，如淀粉、糊精、鋸末、尿素、萘、氨基酸衍生物、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸甲脂、聚苯乙烯、聚乙烯縮丁醛等。模板留下的孔洞還為氮氣流通提供了通道，所以可采用便宜的si粉取代si3n4原料，經過高溫氮化制備含有一定氣孔率的產品。
然而，目前公開的技術所制備的si3n4陶瓷氣孔率難以進一步提高。
技術實現要素：
本發明提出一種氮化硅多孔陶瓷的制備方法，該制備方法獲得的氮化硅多孔陶瓷氣孔率高且抗彎強度高。
本發明的技術方案是這樣實現的：
一種氮化硅多孔陶瓷的制備方法，包括以下步驟：
1)按照重量百分數計算，稱取氮化硅粉體40～95％、燒結助劑1～20％與稀土氟化物2～6％，混合均勻得到混合料；
2)將步驟1)的混合料加入到質量濃度為0.5％～10％聚乙烯醇溶液中，進行球磨，球磨時間為2～24h，漿料烘干、過篩，然后模壓成型為坯件；
3)將坯件在氮氣氣氛下快速升溫到1100℃，再慢速升溫到1500℃，然后以0.6℃/min的升溫速度升溫到1700～1850℃，保溫1～10小時，燒結過程中始終通入流動氮氣，最后隨爐冷卻，即獲得氮化硅多孔陶瓷；
其中，所述燒結助劑由氧化鎂、二氧化硅與碳酸鋇組成。
作為優選，本發明的一些實施例中，按照重量百分數計算，燒結助劑中氧化鎂含量為10～20％，二氧化硅10～20％，碳酸鋇55～75％。
作為優選，本發明的一些實施例中，氮化硅粉體的粒徑為0.1～10μm。
作為優選，本發明的一些實施例中，步驟2)采用氧化鋯陶瓷球、氧化鋁陶瓷球或氮化硅陶瓷球進行球磨，球料比為2～5∶1。
作為優選，本發明的一些實施例中，稀土氟化物為cef3、ybf3、laf3或者ndf3。
本發明的有益效果：
1、本發明采用由氧化鎂、二氧化硅與碳酸鋇組成的燒結助劑，其促進si3n4的α→β轉變和βsi3n4棒晶的生長，因而改善多孔si3n4陶瓷的顯微結構與性能。
2、稀土氟化物不僅起到凈化晶粒，促進氮化硅株狀晶生長的作用。稀土氟化物還與二氧化硅、氧化鎂反應產生氣態氟化硅，從氮化硅陶瓷中逸出，可以顯著減少晶界氧化物含量，還提高陶瓷氣孔的開孔率。
3、本發明制備的氮化硅多孔陶瓷的開孔率為55～70％，抗彎曲強度為80mpa～100mpa。
具體實施方式
實施例1
一種氮化硅多孔陶瓷的制備方法，包括以下步驟：
1)按照重量百分數計算，稱取粒徑為0.1～10μm的氮化硅粉體85％、燒結助劑10％與ybf35％，混合均勻得到混合料；
2)將步驟1)的混合料加入到質量濃度為8％聚乙烯醇溶液中，采用氧化鋯陶瓷球進行球磨，球料比為4∶1，球磨時間為20h，漿料烘干、過篩，然后模壓成型為坯件；
3)將坯件在氮氣氣氛下快速升溫到1100℃，再慢速升溫到1500℃，然后以0.6℃/min的升溫速度升溫到1780℃，保溫6小時，燒結過程中始終通入流動氮氣，最后隨爐冷卻，即獲得氮化硅多孔陶瓷；
其中，所述燒結助劑由15％氧化鎂、15％二氧化硅與70％碳酸鋇組成。
本實施例的氮化硅多孔陶瓷的開孔率為70％，抗彎曲強度為100mpa。
實施例2
一種氮化硅多孔陶瓷的制備方法，包括以下步驟：
1)按照重量百分數計算，稱取粒徑為0.1～10μm的氮化硅粉體的氮化硅粉體80％、燒結助劑18％與laf32％，混合均勻得到混合料；
2)將步驟1)的混合料加入到質量濃度為0.5％聚乙烯醇溶液中，采用氧化鋁陶瓷球進行球磨，，球料比為2∶1，球磨時間為24h，漿料烘干、過篩，然后模壓成型為坯件；
3)將坯件在氮氣氣氛下快速升溫到1100℃，再慢速升溫到1500℃，然后以0.6℃/min的升溫速度升溫到1700℃，保溫3小時，燒結過程中始終通入流動氮氣，最后隨爐冷卻，即獲得氮化硅多孔陶瓷；
其中，所述燒結助劑由10％氧化鎂、15％二氧化硅與75％碳酸鋇組成。
本實施例中氮化硅多孔陶瓷的開孔率為55％，抗彎曲強度為80mpa。
實施例3
一種氮化硅多孔陶瓷的制備方法，包括以下步驟：
1)按照重量百分數計算，稱取粒徑為0.1～10μm的氮化硅粉體95％、燒結助劑3％與cef32％，混合均勻得到混合料；
2)將步驟1)的混合料加入到質量濃度為10％聚乙烯醇溶液中，采用氮化硅陶瓷球進行球磨，球磨時間為24h，漿料烘干、過篩，然后模壓成型為坯件；
3)將坯件在氮氣氣氛下快速升溫到1100℃，再慢速升溫到1500℃，然后以0.6℃/min的升溫速度升溫到1850℃，保溫10小時，燒結過程中始終通入流動氮氣，最后隨爐冷卻，即獲得氮化硅多孔陶瓷；
其中，所述燒結助劑由18％氧化鎂、20％二氧化硅與62％碳酸鋇組成。
本實施例中氮化硅多孔陶瓷的開孔率為65％，抗彎曲強度為92mpa。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。