CN104402416B - 一种高压陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压陶瓷材料及其制备方法，该高压陶瓷材料，由包含以下重量份的组分制成：Al₂O₃70‑73 份、TiO₂ 6‑8 份、ZrO₂ 5‑8份、ZnO 5‑7 份、Fe₃O₄ 1.5‑2 份、WO₃ 1.2‑1.8 份、Co₃S₄ 0.05‑1 份和碳纳米管0.02‑0.08 份。本发明还提供了一种高压陶瓷材料的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）称取Al₂O₃70‑73份、WO₃1.2‑1.8 份、Co₃S₄0.05‑1 份和碳纳米管0.02‑0.08 份，采用湿式球磨法混合2‑3 小时；（2）在惰性气氛下加入TiOTiO6‑8 份、ZrO₂5‑8 份、ZnO5‑7 份和Fe₃O₄1.5‑2 份，升温至700‑710℃，保温2 小时，压制成型，在1120‑1150℃中烧结2‑3小时；（3）将步骤2 的产物，10℃ /min 的降温速率，将温度降至850‑900℃，保温1‑2 小时，自然冷却，得到高压陶瓷材料。

Description

一种高压陶瓷材料及其制备方法

技术领域

本发明属于陶瓷材料领域，特别涉及一种高压陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。根据陶瓷材料的用途可以将陶瓷材料分为普通陶瓷材料和特种陶瓷材料。

功能陶瓷利用陶瓷对声、光、电、磁、热等物理性能，因此具有很多特殊功能。功能陶瓷种类繁多，用途各异，例如，根据陶瓷电学性质的差异可制成导电陶瓷、半导体陶瓷、介电陶瓷、绝缘陶瓷等电子材料，用于制作电容器、电阻器、电子工业中的高温高频器件。

利用陶瓷的光学和电学性能，可制造固体激光材料、光导纤维、光储存材料、压电材料、磁性材料、基底材料等，其应用前景十分广阔。

高压陶瓷材料在超出其标称电压下工作时有可能发生灾难性的损坏, 其在使用过程中需具有优良的机械韧性，这样才能承受高频率下的机电转换。因此，开发具备优良断裂韧性的高压电性能的压电陶瓷材料，方能兼顾压电换能器的优异性能和产品可靠性。

发明内容

针对上述的需求，本发明特别提供了一种高压陶瓷材料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高压陶瓷材料，由包含以下重量份的组分制成：

Al₂O₃70-73 份，

TiO₂ 6-8 份，

ZrO₂ 5-8 份，

ZnO 5-7 份，

Fe₃O₄ 1.5-2 份，

WO₃ 1.2-1.8 份，

Co₃S₄ 0.05-1 份，

碳纳米管 0.02-0.08 份。

所述Fe₃O₄ 为纳米Fe₃O₄。

所述纳米Fe₃O₄ 的粒径为5-12 纳米。

所述Co₃S₄ 为Co₃S₄ 纳米球。

所述Co₃S₄ 纳米球的直径为8-10 纳米。

一种高压陶瓷材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

（1）称取Al₂O₃70-73 份、WO₃1.2-1.8 份、Co₃S₄0.05-1 份和碳纳米管0.02-0.08 份，采用湿式球磨法混合2-3 小时；

（2）在惰性气氛下加入TiO₂6-8 份、ZrO₂5-8 份、ZnO5-7 份和Fe₃O₄1.5-2 份，升温至700-710℃，保温2 小时，压制成型，在1120-1150℃中烧结2-3 小时；

（3）将步骤2 的产物，10℃ /min 的降温速率，将温度降至850-900℃，保温1-2 小时，自然冷却，得到高压陶瓷材料。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

（1）本发明制得的高压陶瓷材料具有耐高温、耐腐蚀性能，而且具有导电率高、重量轻、抗拉强度高和寿命长的特点。

（2）本发明制得的高压陶瓷材料在不同的使用环境中仍能保持良好的稳定性和耐候性。

（3）本发明的高压陶瓷材料，加入了多个组分的纳米材料，使制得的高压陶瓷材料的电学性能有了较大的提高，同时，本发明的陶瓷材料的制备方法简单，易于工业化生产。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

（1）称取Al₂O₃73kg、WO₃1.2kg、直径为8 纳米的Co₃S₄0.5kg 和碳纳米管0.02kg，采用湿式球磨法混合3 小时；

（2）在惰性气氛下加入TiO₂6kg、ZrO₂8 kg、ZnO 6kg 和粒径为5 纳米Fe₃O₄2kg，升温至700℃，保温2 小时，压制成型，在1120℃中烧结2 小时；

（3）将步骤2 的产物，10℃ /min 的降温速率，将温度降至850℃，保温1 小时，自然冷却，得到高压陶瓷材料。

制得高压陶瓷材料的性能测试结果如表1 所示。

实施例2

（1）称取Al₂O₃70kg、WO₃1.5kg、直径为10 纳米的Co₃S₄0.05kg 和碳纳米管0.08kg，采用湿式球磨法混合3 小时；

（2）在惰性气氛下加入TiO₂6kg、ZrO₂6kg、ZnO7kg 和粒径为12 纳米Fe₃O₄1.5kg，升温至710℃，保温2 小时，压制成型，在1150℃中烧结2 小时；

（3）将步骤2 的产物，10℃ /min 的降温速率，将温度降至900℃，保温2 小时，自然冷却，得到高压陶瓷材料。

实施例3

（1）称取Al₂O₃70kg、WO₃1.8kg、直径为8 纳米的Co₃S₄1kg 和碳纳米管0.04kg，采用湿式球磨法混合2 小时；

（2）在惰性气氛下加入TiO₂8 kg、ZrO₂5kg、ZnO5kg 和粒径为7 纳米Fe₃O₄1.5kg，升温至700℃，保温2 小时，压制成型，在1140℃中烧结2-3 小时；

（3）将步骤2 的产物，10℃ /min 的降温速率，将温度降至870℃，保温2 小时，自然冷却，得到高压陶瓷材料。

制得高压陶瓷材料的性能测试结果如表1 所示。

实施例4

（1）称取Al₂O₃72kg、WO₃1.2kg、直径为10 纳米的Co₃S₄0.05kg 和碳纳米管0.02kg，采用湿式球磨法混合3 小时；

（2）在惰性气氛下加入TiO₂6kg、ZrO₂5kg、ZnO5kg 和粒径为8 纳米Fe₃O₄1.8kg，升温至700℃，保温2 小时，压制成型，在1120℃中烧结3 小时；

（3）将步骤2 的产物，10℃ /min 的降温速率，将温度降至870℃，保温1 小时，自然冷却，得到高压陶瓷材料。

制得高压陶瓷材料的性能测试结果如表1 所示。

表1

本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高压陶瓷材料，其特征在于，由包含以下重量份的组分制成：

Al₂O₃ 70-73 份，

TiO₂ 6-8 份，

ZrO₂ 5-8 份，

ZnO 5-7 份，

Fe₃O₄ 1.5-2 份，

WO₃ 1.2-1.8 份，

Co₃S₄ 0.05-1 份，

碳纳米管 0.02-0.08 份。

2.根据权利要求1 所述高压陶瓷材料，其特征在于，所述Fe₃O₄ 为纳米Fe₃O₄。

3.根据权利要求2 所述高压陶瓷材料，其特征在于，所述纳米Fe₃O₄ 的粒径为5-12 纳米。

4.根据权利要求1 所述高压陶瓷材料，其特征在于，所述Co₃S₄ 为Co₃S₄ 纳米球。

5.根据权利要求4 所述高压陶瓷材料，其特征在于，所述Co₃S₄ 纳米球的直径为8-10纳米。

6.一种高压陶瓷材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）称取Al₂O₃ 70-73 份、WO₃ 1.2-1.8 份、Co₃S₄ 0.05-1份和碳纳米管0.02-0.08 份，采用湿式球磨法混合2-3 小时；

（2）在惰性气氛下加入TiO₂6-8 份、ZrO₂5-8 份、ZnO5-7 份和Fe₃O₄1.5-2 份，升温至700-710℃，保温2 小时，压制成型，在1120-1150℃中烧结2-3 小时；

（3）将步骤2 的产物，10℃ /min 的降温速率，将温度降至850-900℃，保温1-2 小时，自然冷却，得到高压陶瓷材料。