氮化硅陶瓷具有高强度、高硬度、良好的断裂韧性等优异力学性能，并具有独特的自润滑性能，成为高性能陶瓷的研究热点。氮化硅陶瓷粉体是制备氮化硅陶瓷的关键原料，粉体的造粒处理方式是影响陶瓷性能的关键步骤，对最终氮化硅陶瓷产品的致密度、力学性能等都具有重要影响。因此，研究氮化硅粉体的造粒处理方法，并根据实际生产情况选取最佳的粉料处理方案对于高性能氮化硅陶瓷的制备具有重要意义。

图1  氮化硅陶瓷制品

一、氮化硅陶瓷粉体的造粒方法

在工业生产中，氮化硅陶瓷粉体造粒方法主要有干法辊压造粒技术、冷等静压技术、喷雾造粒技术等。与其他氧化物陶瓷粉体相比，氮化硅陶瓷烧结过程中对温度更加敏感，因此对粉体颗粒的大小以及表面形态的一致性具有较高的要求。

1、干法辊压造粒技术

干法辊压造粒技术是采用干法挤压工艺技术，将含水量<10%氮化硅陶瓷粉体进行压缩成片，再经过破碎、整粒、筛分工艺，使片块状物料变成符合使用要求的颗粒状物料。干法辊压造粒主要靠外部加压方式，使粉体通过两个反而旋转的辊轮间隙，压缩成片。在辊压过程中，物料的实际密度能增大1.5-3倍，从而达到一定的强度要求。

干法辊压造粒技术优点是：具有造粒效率高、生产成本低等优点。与喷雾造粒相比，干压造粒所需粘结剂含量低。

图2  干法辊压造粒技术示意图

2、冷等静压造粒技术

冷等静压造粒技术是将氮化硅陶瓷粉体放入特定模具后，再置于冷等静压设备中，经过冷等静压工艺压制成坯体，再通过破碎机破碎，过筛，完成造粒过程。冷等静压造粒技术优点是利用了液体介质不可压缩的特点和均匀传递压力的特点，可实现从各个方向对试样进行均匀加压，确保粉体各个方向所受到的压强均匀且大小不变。

图3  冷等静压设备

3、喷雾造粒技术

喷雾造粒是指将混合好的料浆直接喷雾到热空气中，快速干燥并得到形状规则的球状粉粒的造粒方法。通常采用离心式或压力式喷雾造粒设备对混合后的氮化硅浆料实行边搅拌边造粒，从而使得氮化硅粉体均匀分布，从而提高氮化硅颗粒的球形度和粉料的流动性，并改善粉料的粒径分布。优化喷雾造粒工艺参数，制备出成分高均匀、高一致性的氮化硅球形粉体。喷雾造粒过程中温度、压力、供料速度以及搅拌时间、粘结剂的种类等因素对造粒后氮化硅粉料粒径尺寸、分散性具有重要影响。

图4  喷雾造粒工艺流程示意图

喷雾造粒工艺优点是：可以避免料浆中各组份发生再团聚和沉降分离，可以保持料浆原有的均匀性并且得到的粒度分布均匀，流动性好。喷雾造粒工艺可实现连续自动化生产，可以提高生产效率，减少粉尘污染。应用喷雾造粒工艺颗粒形状规则，有利于提高素坯的密度及均匀性，进而改善生坯烧结性能。喷雾造粒工艺目前已经广泛用在化工、冶金、陶瓷、水泥、食品、医药等工业领域。

此外，粘结剂的选择也是喷雾造粒工艺中重要的影响因素，目前喷雾造粒常用的粘结剂有酚醛树脂、聚乙烯醇等。聚乙二醇易溶于乙醇，通过滚动球磨能够充分的混合，处理后所得粉料颗粒均匀，球形度好，烧结活性高。

二、结语

从氮化硅陶瓷粉体造粒技术可以看出，粉体后处理工程是一个包括多学科、多门类的诸多单元操作的系统工程，粉体造粒作为一个新兴的行业，正越来越受到人们的重视，其技术和造粒设备的发展日新月异，应用范围也越来越广，其范围已超越了原来的粉体技术的定义，应注重多个专业的交叉和融合，从而进一步推进我国粉体工业的持续提升。

参考文献：

1、江涌，赵益辉，粉料粒度对氮化硅陶瓷性能的影响，中国粉体技术。

2、王宝和，王喜忠，喷雾干燥技术的现状及展望，化工装备技术。

3、傅宪辉，沈志刚。喷雾造粒中形成的各种颗粒形貌和结构，中国粉体技术。

作者：乐心