CN104803679B - 一种陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种陶瓷材料及其制备方法，上述陶瓷材料，由包含以下重量份的组分制成：二氧化锆78‑88份、氮化铝12‑18份、硅藻土8‑12份、甲基三乙酰氧基硅烷2‑4份、锗0.5‑0.9份、泡沫镍0.05‑0.8份、钼0.02‑0.05份和二氧化铱0.01‑0.02份。本发明还提供了上述陶瓷材料的制备方法。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷材料领域，特别涉及一种陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
陶瓷材料由于其原料和制备工艺的特殊性，因而具有天然的孔隙率，在很多时候，这些孔隙率具有特殊的优异性能的同时，能减轻陶瓷材料的重量。
不同的原料制得的陶瓷的各项性能也不同，在制备陶瓷材料的过程中，通常通过加入粉末状、颗粒状和纤维状的物质，从而增加陶瓷材料的孔隙率和孔的大小，是大量的空隙相互连通。
当在陶瓷中引入较多的空隙，特别是开放型空隙时，容易出现断裂系数的显著降低。如何制备具有较低密度和较高力学强度的陶瓷材料也一直成为研究者所关注的。
氮化铝具有优异的高热导率、低介电常数、与Si相匹配的热膨胀系数及其它优良的物理化学性能，受到了国内外学术界和生产厂家的广泛关注，其热导率在160-230W/mk，已经大规模地应用于电路芯片、开关电源以及其他需要散热的大功率器件上。
发明内容
针对上述的需求，本发明特别提供了一种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：
一种陶瓷材料，由包含以下重量份的组分制成：
所述组分还包括炭黑0.02重量份和钛白粉0.05重量份。
所述组分还包括三聚磷酸钠0.01-0.03重量份。
一种陶瓷材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)称取二氧化锆78-88重量份、氮化铝12-18重量份、硅藻土8-12重量份、甲基三乙酰氧基硅烷2-4重量份、锗0.5-0.9重量份、泡沫镍0.05-0.8重量份、钼0.02-0.05重量份和二氧化铱0.01-0.02重量份；
(2)将上述组分加入研磨机中，研磨10-30分钟；
(3)将研磨后的物料混合均匀后，在850-1050℃、50-80Mpa下混合8-18分钟，在真空条件下逐步降温，得到陶瓷材料。
所述逐步降温的过程具体包括：在700-750℃保温10分钟，在500-550℃保温5分钟，在300-350℃保温2分钟。
一种陶瓷材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)称取二氧化锆78-88重量份、氮化铝12-18重量份、硅藻土8-12重量份、甲基三乙酰氧基硅烷2-4重量份、锗0.5-0.9重量份、泡沫镍0.05-0.8重量份、钼0.02-0.05重量份、二氧化铱0.01-0.02重量份、炭黑0.02重量份、钛白粉0.05重量份和三聚磷酸钠0.01-0.03重量份；
(2)将上述组分加入研磨机中，研磨10-30分钟；
(3)将研磨后的物料混合均匀后，在850-1050℃、50-80Mpa下混合8-18分钟，在真空条件下逐步降温，得到陶瓷材料。
所述逐步降温的过程具体包括：在700-750℃保温10分钟，在500-550℃保温5分钟，在300-350℃保温2分钟。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
(1)本发明制得的陶瓷材料具有低密度、耐高温、耐腐蚀性能，而且具有良好的力学性能。
(2)本发明制得的陶瓷材料由于加入了泡沫镍和锗，使陶瓷材料具有良好的电学性能。
(3)本发明的陶瓷材料，其制备方法简单，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)称取二氧化锆78kg、氮化铝12kg、硅藻土8kg、甲基三乙酰氧基硅烷2kg、锗0.9kg、泡沫镍0.05kg、钼0.02kg和二氧化铱0.01kg；
(2)将上述组分加入研磨机中，研磨10分钟；
(3)将研磨后的物料混合均匀后，在850℃、50Mpa下混合8分钟，在真空条件下，降温到700℃保温10分钟，继续降温到500℃保温5分钟，在300℃保温2分钟，得到陶瓷材料。
制得陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。
实施例2
(1)称取二氧化锆88kg、氮化铝12kg、硅藻土12kg、甲基三乙酰氧基硅烷2kg、锗0.9kg、泡沫镍0.05kg、钼0.02kg、二氧化铱0.01kg、炭黑0.02kg和钛白粉0.05kg；
(2)将上述组分加入研磨机中，研磨10分钟；
(3)将研磨后的物料混合均匀后，在850℃、80Mpa下混合18分钟，在真空条件下，降温到750℃保温10分钟，继续降温到550℃保温5分钟，在350℃保温2分钟，得到陶瓷材料。
制得陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。
实施例3
(1)称取二氧化锆88kg、氮化铝18kg、硅藻土12kg、甲基三乙酰氧基硅烷4kg、锗0.5kg、泡沫镍0.8kg、钼0.05kg、二氧化铱0.02kg、炭黑0.02kg、钛白粉0.05kg和三聚磷酸钠0.03kg；
(2)将上述组分加入研磨机中，研磨30分钟；
(3)将研磨后的物料混合均匀后，在850℃、50Mpa下混合8分钟，在真空条件下，降温到700℃保温10分钟，继续降温到500℃保温5分钟，在300℃保温2分钟，得到陶瓷材料。
制得陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。
实施例4
(1)称取二氧化锆78kg、氮化铝12kg、硅藻土8kg、甲基三乙酰氧基硅烷2kg、锗0.5kg、泡沫镍0.8kg、钼0.04kg、二氧化铱0.02kg和三聚磷酸钠0.02kg；
(2)将上述组分加入研磨机中，研磨30分；
(3)将研磨后的物料混合均匀后，在950℃、60Mpa下混合10分钟，在真空条件下，降温到700℃保温10分钟，继续降温到500℃保温5分钟，在350℃保温2分钟，得到陶瓷材料。
制得陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。
实施例5
(1)称取二氧化锆80kg、氮化铝16kg、硅藻土11kg、甲基三乙酰氧基硅烷3kg、锗0.6kg、泡沫镍0.4kg、钼0.03kg、二氧化铱0.01kg、炭黑0.02kg、钛白粉0.05kg和三聚磷酸钠0.02kg；
(2)将上述组分加入研磨机中，研磨20分钟；
(3)将研磨后的物料混合均匀后，在1000℃、75Mpa下混合16分钟，在真空条件下，降温到730℃保温10分钟，继续降温到520℃保温5分钟，在320℃保温2分钟，得到陶瓷材料。
制得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 (7)
1.一种陶瓷材料，其特征在于，由包含以下重量份的组分制成：
二氧化锆 78-88份，
氮化铝 12-18份，
硅藻土 8-12份，
甲基三乙酰氧基硅烷 2-4份，
锗 0.5-0.9份，
泡沫镍 0.05-0.8份，
钼 0.02-0.05份，
二氧化铱 0.01-0.02份。
2.根据权利要求1所述陶瓷材料，其特征在于，所述组分还包括炭黑0.02重量份和钛白粉0.05重量份。
3.根据权利要求1所述陶瓷材料，其特征在于，所述组分还包括三聚磷酸钠0.01-0.03重量份。
4.一种陶瓷材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)称取二氧化锆78-88重量份、氮化铝12-18重量份、硅藻土8-12重量份、甲基三乙酰氧基硅烷2-4重量份、锗0.5-0.9重量份、泡沫镍0.05-0.8重量份、钼0.02-0.05重量份和二氧化铱0.01-0.02重量份；
(2)将上述组分加入研磨机中，研磨10-30分钟；
(3)将研磨后的物料混合均匀后，在850-1050℃、50-80Mpa下混合8-18分钟，在真空条件下逐步降温，得到陶瓷材料。
5.根据权利要求4所述的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述逐步降温的过程具体包括：在700-750℃保温10分钟，在500-550℃保温5分钟，在300-350℃保温2分钟。
6.一种陶瓷材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)称取二氧化锆78-88重量份、氮化铝12-18重量份、硅藻土8-12重量份、甲基三乙酰氧基硅烷2-4重量份、锗0.5-0.9重量份、泡沫镍0.05-0.8重量份、钼0.02-0.05重量份、二氧化铱0.01-0.02重量份、炭黑0.02重量份、钛白粉0.05重量份和三聚磷酸钠0.01-0.03重量份；
(2)将上述组分加入研磨机中，研磨10-30分钟；
(3)将研磨后的物料混合均匀后，在850-1050℃、50-80Mpa下混合8-18分钟，在真空条件下逐步降温，得到陶瓷材料。
7.根据权利要求6所述的陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述逐步降温的过程具体包括：在700-750℃保温10分钟，在500-550℃保温5分钟，在300-350℃保温2分钟。
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