CN104496424A

CN104496424A - 一种玻璃陶瓷及其制备方法

Info

Publication number: CN104496424A
Application number: CN201410713050.4A
Authority: CN
Inventors: 黄朝阳
Original assignee: Foshan Ming Qian Science And Technology Ltd
Current assignee: Foshan Ming Qian Science And Technology Ltd
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2015-04-08

Abstract

本发明涉及一种玻璃陶瓷及其制备方法，属于陶瓷材料加工技术领域，其中各组分的重量份为Al₂O₃ 60～90份、CaCO₃ 5~10份、H₃BO₃ 1～10份、SiO₂ 0.2~1.5份、Na₂CO₃ 0～5份、K₂CO₃5~10份，其制备方法是将原料球磨后烘干过筛，然后将玻璃原料装入氧化铝坩埚，熔制，1450℃保温 1 个小时后倒入去离子水中，水淬后得到玻璃碎片；将玻璃碎片通过压片机干压成细粉，过 60 目筛，然后用行星球磨机球磨一定时间后过 200 目水筛，烘干后得到所需的玻璃粉；将制备好的玻璃粉料与氧化铝按照一定的质量比例进行混合，球磨，烘干后过筛，造粒，然后在 100Mpa 压力下制成生坯后，700~900℃烧结，冷却后即得到所需玻璃陶瓷；该玻璃陶瓷具有介电常数低、介电损耗小、抗弯强度高及无铅环保等特点。

Description

一种玻璃陶瓷及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种玻璃陶瓷及其制备方法，具体涉及一种玻璃陶瓷材料及其制备方法，属于陶瓷材料加工技术领域。

背景技术

对于玻璃陶瓷，玻璃相是实现低温烧结，促进玻璃陶瓷的烧结致密化的关键。因此玻璃自身的特性对玻璃陶瓷的性能有着极为重要的影响。玻璃的组分对玻璃的物理化学性能有重要的影响，从而对玻璃陶瓷性能也有重要的影响。所以本论文设计不同组分的玻璃，研究玻璃组分对玻璃陶瓷的性能的影响，选出最佳的玻璃组分。

玻璃粒径会影响玻璃的烧结活性，对玻璃陶瓷的性能有较大的影响。邵辉等将不同粒径的钙铝硼硅玻璃粉料与氧化铝复合，研究玻璃粒径对玻璃陶瓷的烧结特性和介电性能的影响。研究表明：玻璃粒径越小，玻璃陶瓷的致密化温度越低，但玻璃粒径过小时，玻璃陶瓷的气孔含量增多，介电损耗增大。

目前，玻璃陶瓷是最常用的 LTCC 基板材料。在该体系中，玻璃相用来降低烧结温度，促进玻璃陶瓷致密烧结；陶瓷相用来改善材料的性能，如提高材料的抗弯强度、电阻率、调整材料的介电常数。

玻璃陶瓷中玻璃大致分为两类：一类为不析晶玻璃，一类为析晶玻璃。在不析晶玻璃体系中，低熔点的硼硅酸盐玻璃是应用最广泛的玻璃，常用的硼硅酸盐玻璃有钠硼硅酸盐玻璃、钾硼硅酸盐玻璃和钡硼硅酸盐玻璃等。在析晶玻璃体系中堇青石、锂辉石和硅灰石等较为常用。改性后的析晶玻璃与陶瓷相复合制备的玻璃陶瓷，可以在 900℃左右烧结致密，满足 LTCC 基板材料的要求。

单一的陶瓷填充相一般只能满足部分性能的要求，而多种陶瓷填充相可以满足各种性能的要求，但是各陶瓷相的含量都要考虑，成分较为复杂。

02815127.5公开了一种玻璃陶瓷及其制法，该发明实施方式包括磨粒，该磨粒能被装入许多磨具中，包括粘结磨具，涂布磨具，非织造磨具和研磨刷，但是该发明没有对玻璃陶瓷的配方成分进行规定；本发明以Al₂O₃、CaCO₃、H₃BO₃、SiO₂、Na₂CO₃、K₂CO₃等为原料，开发出一种工艺简单、成本低廉、且介电常数低、介电损耗小、抗弯强度高及无铅环保的玻璃陶瓷。

发明内容

本发明的目的是提供一种玻璃陶瓷，该玻璃陶瓷具有介电常数低、介电损耗小、抗弯强度高及无铅环保的优点。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种玻璃陶瓷，由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 60～90份、CaCO₃ 5~10份、H₃BO₃ 1～10份、SiO₂ 0.2~1.5份、Na₂CO₃ 0～5份、K₂CO₃5~10份；

Al₂O₃ 60～65份、CaCO₃ 5~6份、H₃BO₃ 1～4份、SiO₂ 0.2~0.3份、Na₂CO₃ 0～1份、K₂CO₃5~6份；

Al₂O₃ 65～70份、CaCO₃ 6~7份、H₃BO₃ 4～6份、SiO₂ 0.3~0.5份、Na₂CO₃ 1～2份、K₂CO₃5~10份；

Al₂O₃ 70～75份、CaCO₃ 7~8份、H₃BO₃ 6～7份、SiO₂ 0.5~0.8份、Na₂CO₃ 2～3份、K₂CO₃6~7份；

Al₂O₃ 75～80份、 CaCO₃ 8~9份、H₃BO₃ 7～8份、SiO₂ 0.8~1份、Na₂CO₃ 3～4份、 K₂CO₃7~8份；

Al₂O₃ 80～90份、CaCO₃ 9~10份、H₃BO₃ 8～10份、SiO₂ 1~1.5份、Na₂CO₃ 4～5份、K₂CO₃8~10份。

本发明的另外一个目的是提供一种玻璃陶瓷的制备方法，包括如下步骤：

将原料用玛瑙球磨罐球磨，球磨介质为无水乙醇，球磨后烘干过筛，然后将玻璃原料装入氧化铝坩埚，在硅钼棒箱式电炉中熔制，1450℃保温 1 个小时，将熔化好的玻璃液倒入去离子水中，水淬后得到玻璃碎片；将玻璃碎片通过压片机干压成细粉，过 60 目筛，然后以无水乙醇为球磨介质，玛瑙球做磨球，用行星球磨机球磨一定时间后过 200 目水筛，烘干后得到所需的玻璃粉；将制备好的玻璃粉料与氧化铝混合，用玛瑙球磨罐球磨，球磨介质为无水乙醇。烘干后过筛，加入一定量的 PVA（10%，质量分数）造粒，然后在 100Mpa 压力下制成生坯后，700~900℃烧结，冷却后即得到所需玻璃陶瓷。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

本发明制备出来的玻璃陶瓷具备工艺简单、成本低廉、且介电常数低、介电损耗小、抗弯强度高及无铅环保的优点。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。

实施例1

一种玻璃陶瓷，由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 60份、CaCO₃10份、H₃BO₃ 3份、SiO₂ 0.5份、Na₂CO₃ 1份、K₂CO₃5份。

其制备方法，包括以下步骤：

将原料用玛瑙球磨罐球磨，球磨介质为无水乙醇，球磨后烘干过筛，然后将玻璃原料装入氧化铝坩埚，在硅钼棒箱式电炉中熔制，1450℃保温 1 个小时，将熔化好的玻璃液倒入去离子水中，水淬后得到玻璃碎片；将玻璃碎片通过压片机干压成细粉，过 60 目筛，然后以无水乙醇为球磨介质，玛瑙球做磨球，用行星球磨机球磨一定时间后过 200 目水筛，烘干后得到所需的玻璃粉；将制备好的玻璃粉料与氧化铝按照一定的质量比例进行混合，用玛瑙球磨罐球磨，球磨介质为无水乙醇。烘干后过筛，加入一定量的 PVA（10%，质量分数）造粒，然后在 100Mpa 压力下制成生坯后，700℃烧结，冷却后即得到所需玻璃陶瓷。

实施例2

一种玻璃陶瓷，由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃70份、CaCO₃ 6份、H₃BO₃ 5份、SiO₂1份、Na₂CO₃ 4份、K₂CO₃6份。

其制备方法，包括以下步骤：

将原料用玛瑙球磨罐球磨，球磨介质为无水乙醇，球磨后烘干过筛，然后将玻璃原料装入氧化铝坩埚，在硅钼棒箱式电炉中熔制，1450℃保温 1 个小时，将熔化好的玻璃液倒入去离子水中，水淬后得到玻璃碎片；将玻璃碎片通过压片机干压成细粉，过 60 目筛，然后以无水乙醇为球磨介质，玛瑙球做磨球，用行星球磨机球磨一定时间后过 200 目水筛，烘干后得到所需的玻璃粉；将制备好的玻璃粉料与氧化铝按照一定的质量比例进行混合，用玛瑙球磨罐球磨，球磨介质为无水乙醇。烘干后过筛，加入一定量的 PVA（10%，质量分数）造粒，然后在 100Mpa 压力下制成生坯后，750℃烧结，冷却后即得到所需玻璃陶瓷。

实施例3

一种玻璃陶瓷，由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 75份、CaCO₃ 7份、H₃BO₃ 6份、SiO₂ 0.6份、Na₂CO₃ 3份、K₂CO₃6份。

其制备方法，包括以下步骤：

将原料用玛瑙球磨罐球磨，球磨介质为无水乙醇，球磨后烘干过筛，然后将玻璃原料装入氧化铝坩埚，在硅钼棒箱式电炉中熔制，1450℃保温 1 个小时，将熔化好的玻璃液倒入去离子水中，水淬后得到玻璃碎片；将玻璃碎片通过压片机干压成细粉，过 60 目筛，然后以无水乙醇为球磨介质，玛瑙球做磨球，用行星球磨机球磨一定时间后过 200 目水筛，烘干后得到所需的玻璃粉；将制备好的玻璃粉料与氧化铝按照一定的质量比例进行混合，用玛瑙球磨罐球磨，球磨介质为无水乙醇。烘干后过筛，加入一定量的 PVA（10%，质量分数）造粒，然后在 100Mpa 压力下制成生坯后，800℃烧结，冷却后即得到所需玻璃陶瓷。

实施例4

一种玻璃陶瓷，由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃80份、CaCO₃ 8份、H₃BO₃ 7份、SiO₂ 0.9份、Na₂CO₃ 4份、K₂CO₃6份。

其制备方法，包括以下步骤：

实施例5

一种玻璃陶瓷，由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 90份、CaCO₃ 10份、H₃BO₃ 10份、SiO₂ 1.5份、Na₂CO₃ 3份、K₂CO₃8份。

其制备方法，包括以下步骤：

将原料用玛瑙球磨罐球磨，球磨介质为无水乙醇，球磨后烘干过筛，然后将玻璃原料装入氧化铝坩埚，在硅钼棒箱式电炉中熔制，1450℃保温 1 个小时，将熔化好的玻璃液倒入去离子水中，水淬后得到玻璃碎片；将玻璃碎片通过压片机干压成细粉，过 60 目筛，然后以无水乙醇为球磨介质，玛瑙球做磨球，用行星球磨机球磨一定时间后过 200 目水筛，烘干后得到所需的玻璃粉；将制备好的玻璃粉料与氧化铝按照一定的质量比例进行混合，用玛瑙球磨罐球磨，球磨介质为无水乙醇。烘干后过筛，加入一定量的 PVA（10%，质量分数）造粒，然后在 100Mpa 压力下制成生坯后， 900℃烧结，冷却后即得到所需玻璃陶瓷。

Claims

1.一种玻璃陶瓷，其特征在于：由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 60～90份、CaCO₃ 5~10份、H₃BO₃ 1～10份、SiO₂ 0.2~1.5份、Na₂CO₃ 0～5份、K₂CO₃5~10份。

2.一种玻璃陶瓷，其特征在于：由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 60～65份、CaCO₃ 5~6份、H₃BO₃ 1～4份、SiO₂ 0.2~0.3份、Na₂CO₃ 0～1份、K₂CO₃5~6份。

3.一种玻璃陶瓷，其特征在于：由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 65～70份、CaCO₃ 6~7份、H₃BO₃ 4～6份、SiO₂ 0.3~0.5份、Na₂CO₃ 1～2份、K₂CO₃5~10份。

4.一种玻璃陶瓷，其特征在于：由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 70～75份、CaCO₃ 7~8份、H₃BO₃ 6～7份、SiO₂ 0.5~0.8份、Na₂CO₃ 2～3份、K₂CO₃6~7份。

5.一种玻璃陶瓷，其特征在于：由下列重量份的组分组成：

Al₂O₃ 75～80份、 CaCO₃ 8~9份、H₃BO₃ 7～8份、SiO₂ 0.8~1份、Na₂CO₃ 3～4份、 K₂CO₃7~8份。

6.一种玻璃陶瓷，其特征在于：由下列重量份的组分组成：

7.一种玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

将上述原料用玛瑙球磨罐球磨，球磨介质为无水乙醇，球磨后烘干过筛，然后将玻璃原料装入氧化铝坩埚，在硅钼棒箱式电炉中熔制，1450℃保温 1 个小时，将熔化好的玻璃液倒入去离子水中，水淬后得到玻璃碎片；将玻璃碎片通过压片机干压成细粉，过 60 目筛，然后以无水乙醇为球磨介质，玛瑙球做磨球，用行星球磨机球磨一定时间后过 200 目水筛，烘干后得到所需的玻璃粉；将制备好的玻璃粉料与氧化铝混合，用玛瑙球磨罐球磨，球磨介质为无水乙醇；烘干后过筛，加入10%的 PVA造粒，然后在 100Mpa 压力下制成生坯后，700~900℃烧结，冷却后即得到所需玻璃陶瓷。