CN107324788A - 一种导电陶瓷和制备该陶瓷的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种导电陶瓷，包括：上层结构、下层结构，所述上层结构为绝缘层，所述下层结构为导电层，所述上层结构和所述下层结构压合成型烧结为一体；所述上层结构为非导电的陶瓷原料；所述下层结构为基料掺杂导电材料组成；其中，所述导电材料为导电陶瓷粉、金属材料中的至少一种或者多种导电材料的混合；所述下层结构中还包括导电剂、导电材料、以及介质材料的组成为：所述导电剂21～30份，陶瓷复合材料25～60份，介质材料10～25份。应用本发明实施例，提高了电阻率的均匀性和高温抗老化能力等。

Description

一种导电陶瓷和制备该陶瓷的方法
技术领域
本发明涉及导电陶瓷及其制备技术领域，特别涉及一种导电陶瓷和制备该陶瓷的方法。
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。
普通陶瓷材料采用的原料主要为长石、粘土和石英等，是典型的硅酸盐材料；而特种陶瓷材料主要采用高纯度人工合成的原料，利用精密控制工艺成形烧结制成，一般具有某些特殊性能，以适应各种需要。通常陶瓷不导电，例如，在氧化物陶瓷中，院子的外层电子通常收到原子核的吸引力，被束缚在格子的原子周围不能自由运动，所以是不导电；而当原子外层的电子可以获得足够的能量，以克服原子核对他的吸引力就可以称为自由运动的自由电子，从而呈现导电的状态，这种陶瓷就变成了导电陶瓷。
而现有技术中的陶瓷要么导电要么不导电，当使用导电陶瓷时，需要再绝缘的位置增加绝缘膜，以进行绝缘，而自己携带绝缘层的导电陶瓷并不常见，因此提供一种可以携带绝缘层的导电陶瓷是一种亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种导电陶瓷和制备该陶瓷的方法，旨在提供一种携带绝缘层的导电陶瓷，以提高电阻率的均匀性和高温抗老化能力等。
为达到上述目的，本发明实施例公开了一种导电陶瓷和制备该陶瓷的方法。技术方案如下：
一种导电陶瓷，包括：上层结构、下层结构，所述上层结构为绝缘层，所述下层结构为导电层，所述上层结构和所述下层结构压合成型烧结为一体；
所述上层结构为非导电的陶瓷原料；所述下层结构为基料掺杂导电材料组成；其中，所述导电材料为导电陶瓷粉、金属材料中的至少一种或者多种导电材料的混合；
所述下层结构中还包括导电剂、导电材料、以及介质材料的组成为：
所述导电剂21～30份，陶瓷复合材料25～60份，介质材料10～25份。
可选的，所述导电剂是一种碳硅钛导电陶瓷。
可选的，所述碳硅钛导电陶瓷按重量份计含有钛3～5份，碳30～45份，硅50～60份。
可选的，所述陶瓷复合材料为介孔复合陶瓷，所述陶瓷复合材料按重量份计含有二氧化硅30～50份，三氧化二铝19～25份，氧化镁10～12份。
可选的，所述陶瓷复合材料是通过将具有酸性位的石质材料按重量份计30～45份、高定向热解石墨按重量份计45～50份、超细碳化硅粉按重量份计10～20份球磨混合，得到混合物，然后将混合物在1300摄氏度温度下烧制而成的。
另外，本发明还提供了一种导电陶瓷的制备方法，所述方法包括步骤：
将石质材料、高定向热解石墨、超细碳化硅粉球磨混合，得到混合物，并将所述混合物进行模压制坯和烧结；
以Ti、Si、C粉为始料，球磨混合后，以Al、Ni粉为反应助剂，烧制成碳硅钛晶体；
将所得碳硅钛晶体经超细雷蒙物化粉碎，得碳硅钛晶体粉末；
将碳硅钛晶体粉末加粘接剂混合涂覆于介孔陶瓷材料表面，再高温烧结。
可选的，所述将碳硅钛晶体粉末加粘接剂混合涂覆于介孔陶瓷材料表面，再高温烧结，包括：
将碳硅钛晶体粉末加粘接剂混合涂覆于介孔陶瓷材料表面，在温度为1400-1450度的高温下进行烧结。
可选的，在本步骤以Ti、Si、C粉为初始原料，球磨混合后，以Al粉、Ni粉为反应助剂，烧制成碳硅钛晶体中，Ti、Si、C粉是按3∶2∶1.5的摩尔比进行球磨混合的，碳硅钛晶体是在1300℃～1350℃温度下烧结制成的。
应用本发明实施例，由于两绝缘层和导电层两层分层布料经陶瓷压机压制成陶瓷坯体，可以显著减少坯体烧结过程中导电体的氧化、气体的逸出，从而显著降低了导电陶瓷表面气孔率，增加了导电陶瓷的表面致密度和抗折强度，提高了电阻率的均匀性和高温抗老化能力等。
当然，实施本发明的任一产品或方法必不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为导电陶瓷的结构示意图；
图2是导电陶瓷的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种导电陶瓷和制备该陶瓷的方法，以下分别进行详细说明。
图1为本发明实施例提供的一种导电陶瓷的结构示意图，可以包括：上层结构01、下层结构02，所述上层结构01为绝缘层，所述下层结构02为导电层，所述上层结构01和所述下层结构02压合成型烧结为一体；
所述上层结构01为非导电的陶瓷原料；所述下层结构02为基料掺杂导电材料组成；其中，所述导电材料为导电陶瓷粉、金属材料中的至少一种或者多种导电材料的混合；
所述下层结构02中还包括导电剂、导电材料、以及介质材料的组成为：
所述导电剂21～30份，陶瓷复合材料25～60份，介质材料10～25份。
两绝缘层1和导电层2分层布料，经陶瓷压机压制成陶瓷坯体，再经高温烧结而成为导电陶瓷体；其中绝缘层1的材料为非导电的陶瓷原料，导电层2的材料以绝缘层原料为基料掺杂导电材料而成，添加的导电材料可以是碳类、导电陶瓷粉、金属材料的一种或上述几种导电材料的混合。进一步的，本发明实施例中所述导电剂是一种碳硅钛导电陶瓷；且所述碳硅钛导电陶瓷按重量份计可以含有钛3～5份，碳30～45份，硅50～60份。
另外，在本发明的一种实现方式中，所述陶瓷复合材料为介孔复合陶瓷，所述陶瓷复合材料按重量份计含有二氧化硅30～50份，三氧化二铝19～25份，氧化镁10～12份。通过这种组合可以提高陶瓷符合材料的韧性，提高导电陶瓷的寿命。进一步的，所述陶瓷复合材料是通过将具有酸性位的石质材料按重量份计30～45份、高定向热解石墨按重量份计45～50份、超细碳化硅粉按重量份计10～20份球磨混合，得到混合物，然后将混合物在1300摄氏度温度下烧制而成的。
本发明实施例还提供了一种导电陶瓷的制备方法，所述方法包括步骤：
S201，将石质材料、高定向热解石墨、超细碳化硅粉球磨混合，得到混合物，并将所述混合物进行模压制坯和烧结；
S202，以Ti、Si、C粉为始料，球磨混合后，以Al、Ni粉为反应助剂，烧制成碳硅钛晶体；
S203，将所得碳硅钛晶体经超细雷蒙物化粉碎，得碳硅钛晶体粉末；
S204，将碳硅钛晶体粉末加粘接剂混合涂覆于介孔陶瓷材料表面，再高温烧结。
具体的，所述将碳硅钛晶体粉末加粘接剂混合涂覆于介孔陶瓷材料表面，再高温烧结，包括：将碳硅钛晶体粉末加粘接剂混合涂覆于介孔陶瓷材料表面，在温度为1400-1450度的高温下进行烧结。
在本发明的另一种实现方式中，在本步骤以Ti、Si、C粉为初始原料，球磨混合后，以Al粉、Ni粉为反应助剂，烧制成碳硅钛晶体中，Ti、Si、C粉是按3∶2∶1.5的摩尔比进行球磨混合的，碳硅钛晶体是在1300℃～1350℃温度下烧结制成的。
绝缘料和导电料分别经过配料、球磨混合、喷雾造粒等工序而制备，在陶瓷坯体的制作工序中，压制过的两绝缘层分别压制成型，在模具中先放置压制过的绝缘层，然后布上一未压制导电料层，最后再放上一压制过的绝缘层，用较大压力压制成型。制备的坯体干燥后，在窑炉中1100℃高温烧结。绝缘料和导电料分别经过配料、球磨混合、喷雾造粒等工序而制备，在陶瓷坯体的制作工序中，在模具中先布一未压制绝缘料层和未压制导电料层，用小压力压制成型，再放一压制过的绝缘层，用较大压力压制成型。制备的坯体干燥后，在窑炉中1100℃高温烧结。绝缘料和导电料分别经过配料、球磨混合、喷雾造粒等工序而制备，在陶瓷坯体的制作工序中，在模具中布一未压制绝缘料层，然后放上一压制过的导电层，再布一未压制绝缘料层，最后用大压力压制成型。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
本领域普通技术人员可以理解实现上述方法实施方式中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，这里所称得的存储介质，如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种导电陶瓷，其特征在于，包括：上层结构、下层结构，所述上层结构为绝缘层，所述下层结构为导电层，所述上层结构和所述下层结构压合成型烧结为一体；
所述上层结构为非导电的陶瓷原料；所述下层结构为基料掺杂导电材料组成；其中，所述导电材料为导电陶瓷粉、金属材料中的至少一种或者多种导电材料的混合；
所述下层结构中还包括导电剂、导电材料、以及介质材料的组成为：
所述导电剂21～30份，陶瓷复合材料25～60份，介质材料10～25份。
2.根据权利要求1所述的导电陶瓷，其特征在于，所述导电剂是一种碳硅钛导电陶瓷。
3.根据权利要求2所述的导电陶瓷，其特征在于，所述碳硅钛导电陶瓷按重量份计含有钛3～5份，碳30～45份，硅50～60份。
4.根据权利要求1所述的导电陶瓷，其特征在于，所述陶瓷复合材料为介孔复合陶瓷，所述陶瓷复合材料按重量份计含有二氧化硅30～50份，三氧化二铝19～25份，氧化镁10～12份。
5.根据权利要求1所述的导电陶瓷，其特征在于，所述陶瓷复合材料是通过将具有酸性位的石质材料按重量份计30～45份、高定向热解石墨按重量份计45～50份、超细碳化硅粉按重量份计10～20份球磨混合，得到混合物，然后将混合物在1300摄氏度温度下烧制而成的。
6.一种导电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
将石质材料、高定向热解石墨、超细碳化硅粉球磨混合，得到混合物，并将所述混合物进行模压制坯和烧结；
以Ti、Si、C粉为始料，球磨混合后，以Al、Ni粉为反应助剂，烧制成碳硅钛晶体；
将所得碳硅钛晶体经超细雷蒙物化粉碎，得碳硅钛晶体粉末；
将碳硅钛晶体粉末加粘接剂混合涂覆于介孔陶瓷材料表面，再高温烧结。
7.根据权利要求6所述的导电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述将碳硅钛晶体粉末加粘接剂混合涂覆于介孔陶瓷材料表面，再高温烧结，包括：
将碳硅钛晶体粉末加粘接剂混合涂覆于介孔陶瓷材料表面，在温度为1400-1450度的高温下进行烧结。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在本步骤以Ti、Si、C粉为初始原料，球磨混合后，以Al粉、Ni粉为反应助剂，烧制成碳硅钛晶体中，Ti、Si、C粉是按3∶2∶1.5的摩尔比进行球磨混合的，碳硅钛晶体是在1300℃～1350℃温度下烧结制成的。
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