CN103288488B - 具有梯度损耗的陶瓷基板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种制备具有梯度损耗的陶瓷基板的方法，将陶瓷粉与成孔剂充分混合后填进阶梯状的模具中压制成生胚，将生胚脱模后放入马弗炉中以1～2℃/min速率升温至所述成孔剂的排除温度，保温1～2小时，将成孔后的生胚重新放入到阶梯状的模具内，进行放电等离子烧结，以300～400℃/min速率升温至所述陶瓷粉的烧结温度，保温0～10分钟后冷却、脱模；本发明还提供了具有梯度损耗的基板；由于采用的是阶梯状的模具，利用放电等离子烧结技术使该模具可以在上下部产生不同的电流密度，从而形成温度梯度；成孔剂排除后，成孔后的生胚在烧结过程中由于温度不同从而形成大小不同的孔，获得具有梯度损耗的基板，拓展了该基板的应用领域。

Description

具有梯度损耗的陶瓷基板及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及陶瓷材料领域，尤其涉及一种具有梯度损耗的陶瓷基板及其制备方法。
【背景技术】
目前利用放电等离子烧结技术制备梯度陶瓷，采用阶梯状的石磨模具，由于模具上、下两端的电流密度不同，因此可以产生温度梯度，利用SPS在石磨模具中产生的梯度温度场，可以烧结好成分配比不同的梯度材料；仅仅是利用放电等离子烧结技术本身的快速高效致密的特点，人为地控制陶瓷粉料的成分，对陶瓷粉料进行分层，制备具有梯度性能的陶瓷材料。
目前的研究并没有考虑到梯度陶瓷在微波领域的应用，对烧结出来的陶瓷材料的介电性能关注也较少。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是：利用放电等离子烧结技术制备出具有梯度损耗的陶瓷基板，同时也降低了基板的损耗。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种制备具有梯度损耗的陶瓷基板的方法，所述方法包括以下步骤：
按预先设定的比例将陶瓷粉与成孔剂充分混合后填进阶梯状的模具中压制成阶梯状生胚；
将生胚脱模后放入马弗炉中以1～2℃/min速率升温至所述成孔剂的排除温度，并保温1～2小时；
将成孔后的生胚重新放入到阶梯状的模具内，进行放电等离子烧结，以300～400℃/min速率升温至所述陶瓷粉的烧结温度，并保温0～10分钟后冷却、脱模。
所述陶瓷粉中还混合有粘结剂。
所述烧结温度在所述阶梯状的模具内成梯度分布。
所述成孔剂选用聚苯乙烯、硬脂酸、苯甲酸、面粉或高分子微球。
由于采用的是阶梯状的模具，利用放电等离子烧结技术使该模具可以在上下部产生不同的电流密度，从而形成温度梯度；成孔剂排除后，成孔后的生胚在烧结过程中由于温度不同从而形成大小不同的孔，获得具有梯度损耗的基板。
一种具有梯度损耗的陶瓷基板，所述基板为多孔基板，所述基板按孔径阶梯的分布具有分层结构。
本发明的有益效果为：利用放电等离子烧结技术、借助成孔剂可以在阶梯状的模具中煅烧出多孔的陶瓷基板，该陶瓷基板不仅损耗低，还能达到损耗具有梯度分布，拓展了该基板的应用领域。
【附图说明】
图1为本发明的制备方法流程图。
图2为本发明陶瓷基板的示意图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
制备具有梯度损耗的陶瓷基板的方法，所述方法包括以下步骤，如图1所示：
按预先设定的比例将陶瓷粉与成孔剂、粘结剂充分混合后填进阶梯状的模具中，在压强为30～40MPa下压制成生胚；该成孔剂可以选用聚苯乙烯、硬脂酸、苯甲酸、面粉或高分子微球等；陶瓷粉、成孔剂和粘结剂的比例按照实际需求所设定；
将生胚脱模后放入马弗炉中以1～2℃/min速率升温至该成孔剂的排除温度，并保温1～2小时；
将成孔后的生胚重新放入到阶梯状的模具内，进行放电等离子烧结，在压强为50～80MPa下、以300～400℃/min速率升温至所述陶瓷粉的烧结温度，并保温0～10分钟后冷却、脱模，形成具有梯度损耗的陶瓷基板。
由于采用的是阶梯状的模具，利用放电等离子烧结技术使该模具可以在上下部产生不同的电流密度，从而形成温度梯度；成孔剂排除后，成孔后的生胚在烧结过程中由于温度不同从而形成大小不同的孔，温度高的地方，孔的孔径小，此处的陶瓷越致密，以此方法可以制备出具有梯度损耗的基板，如图2所示。
由上述方法制备的陶瓷基板具有梯度损耗，该基板为多孔基板，并按孔径阶梯的分布具有分层结构，同时该陶瓷基板的损耗比较低，拓展了该基板的应用领域。
实施例一
将预先设定好比例的陶瓷粉、聚苯乙烯成孔剂和聚乙烯醇粘结剂均匀混合后填进阶梯状的模具内，在压强为35～38MPa下压制成阶梯状生胚，脱模后将阶梯状生胚放入马弗炉中以1℃/min速率升温至400～450℃，使聚苯乙烯排除，并保温1～2小时充分排除，将成孔后的生胚放入阶梯状的石墨模具中采用放电等离子烧结，在压强为55～60MPa下、以300℃/min速率升温至所述陶瓷粉的烧结温度900～1100℃，并保温3分钟，最后降温、脱模；由于石墨模具是阶梯状的，在模具的上下部产生了不同的电流密度，因此温度呈梯度分布，于是孔的孔径也随温度呈梯度分布，从而使得形成的多孔基板按孔径阶梯的分布具有分层结构，不仅降低了基板的损耗，还使得损耗呈梯度分布，拓展了该基板的应用领域。
实施例二
将预先设定好比例的陶瓷粉、苯甲酸成孔剂和丙烯酸聚合物粘结剂均匀混合后填入阶梯状的模具内，在压强为30～35MPa下压制成阶梯状生胚，脱模后将阶梯状生胚放入马弗炉中以1℃/min速率升温至400～450℃，使苯甲酸排除，并保温1～2小时充分排除，将成孔后的生胚放入阶梯状的石墨模具中采用放电等离子烧结，在压强为60～70MPa下、以350℃/min速率升温至所述陶瓷粉的烧结温度1000～1100℃，并保温5分钟，最后降温、脱模；由于石墨模具是阶梯状的，在模具的上下部产生了不同的电流密度，因此温度呈梯度分布，于是孔的孔径也随温度呈梯度分布，从而使得形成的多孔基板按孔径阶梯的分布具有分层结构，不仅降低了基板的损耗，还使得损耗呈梯度分布，拓展了该基板的应用领域。
实施例三
将预先设定好比例的陶瓷粉、硬脂酸成孔剂和丙烯酸聚合物粘结剂均匀混合后填入阶梯状的模具内，在压强为40MPa下压制成阶梯状生胚，脱模后将阶梯状生胚放入马弗炉中以2℃/min速率升温至400～450℃，使硬脂酸排除，并保温1～2小时充分排除，将成孔后的生胚放入阶梯状的石墨模具中采用放电等离子烧结，在压强为80MPa下、以400℃/min速率升温至所述陶瓷粉的烧结温度1100～1200℃，并保温5分钟，最后降温、脱模；由于石墨模具是阶梯状的，在模具的上下部产生了不同的电流密度，因此温度呈梯度分布，于是孔的孔径也随温度呈梯度分布，从而使得形成的多孔基板按孔径阶梯的分布具有分层结构，不仅降低了基板的损耗，还使得损耗呈梯度分布，拓展了该基板的应用领域。
在上述实施例中，仅对本发明进行了示范性描述，但是本领域技术人员在阅读本专利申请后可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改。

Claims (4)

1.一种制备具有梯度损耗的陶瓷基板的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
按预先设定的比例将陶瓷粉与成孔剂充分混合后填进阶梯状的模具中压制成阶梯状生胚；
将生胚脱模后放入马弗炉中以1～2℃/min速率升温至所述成孔剂的排除温度，并保温1～2小时；
将成孔后的生胚重新放入到阶梯状的模具内，进行放电等离子烧结，以300～400℃/min速率升温至所述陶瓷粉的烧结温度，并保温0～10分钟后冷却、脱模。
2.根据权利要求1所述的制备具有梯度损耗的陶瓷基板的方法，其特征在于，所述陶瓷粉中还混合有粘结剂。
3.根据权利要求1所述的制备具有梯度损耗的陶瓷基板的方法，其特征在于，所述烧结温度在所述阶梯状的模具内成梯度分布。
4.根据权利要求1所述的制备具有梯度损耗的陶瓷基板的方法，其特征在于，所述成孔剂选用聚苯乙烯、硬脂酸、苯甲酸、面粉或高分子微球。
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