CN107963877A - 一种用于电子元件的电工陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于电子元件的电工陶瓷，废旧电工陶瓷10～20份、铝矾土5～15份、高岭土13～25份、凹凸棒石粘土8～17份、改性硅藻土12～18份、石英砂12～21份、硅灰石6～11份、硅酸锆3～7份、氧化钙2～4份、碳酸钡4～9份、羟甲基纤维素钠1～5份。本发明所述用于电子元件的电工陶瓷机械强度高、耐高温高湿，抗电强度和绝缘电阻值高，具有优异的老化性能，性能优越，使用寿命长。

Description

一种用于电子元件的电工陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明属于电子元件技术领域，具体涉及一种用于电子元件的电工陶瓷及其制备方法。
背景技术
电子元器件是电子元件和电小型的机器、仪器的组成部分，其本身常由若干零件构成，可以在同类产品中通用。电工陶瓷在电子工业中能够利用电、磁性质的陶瓷。电工陶瓷是通过对表面、晶界和尺寸结构的精密控制而最终获得具有新功能的陶瓷。在能源、家用电器、汽车等方面可以广泛应用。
电工陶瓷在化学成分、微观结构和机电性能上，均与一般的电力用陶瓷有着本质的区别。这些区别是电子工业对电工陶瓷所提出的一系列特殊技术要求而形成的，其中最重要的是须具有高的机械强度，耐高温高湿，抗辐射，介质常数在很宽的范围内变化，介质损耗角正切值小，电容量温度系数可以调整（或电容量变化率可调整），抗电强度和绝缘电阻值高，以及老化性能优异等。但是现有技术中的电工陶瓷性能不够完善，品质不佳。
发明内容
本发明提供了一种用于电子元件的电工陶瓷及其制备方法，解决了上述背景技术中的问题，本发明所述用于电子元件的电工陶瓷机械强度高、耐高温高湿，抗电强度和绝缘电阻值高，具有优异的老化性能，性能优越，使用寿命长。
为了解决现有技术存在的问题，采用如下技术方案：
一种用于电子元件的电工陶瓷，包括如下重量份的原料：废旧电工陶瓷10～20份、铝矾土5～15份、高岭土13～25份、凹凸棒石粘土8～17份、改性硅藻土12～18份、石英砂12～21份、硅灰石6～11份、硅酸锆3～7份、氧化钙2～4份、碳酸钡4～9份、羟甲基纤维素钠1～5份。
优选的，所述用于电子元件的电工陶瓷，包括如下重量份的原料：废旧电工陶瓷12～18份、铝矾土7～13份、高岭土15～21份、凹凸棒石粘土10～15份、改性硅藻土13～16份、石英砂14～20份、硅灰石7～10份、硅酸锆4～6份、氧化钙2.7～3.5份、碳酸钡5～8份、羟甲基纤维素钠2～4份。
优选的，所述用于电子元件的电工陶瓷，包括如下重量份的原料：废旧电工陶瓷15份、铝矾土11份、高岭土18份、凹凸棒石粘土12份、改性硅藻土14份、石英砂18份、硅灰石9份、硅酸锆5份、氧化钙3.3份、碳酸钡7份、羟甲基纤维素钠3份。
优选的，所述改性硅藻粉的制备方法如下：先将硅藻土在温度为480～520℃下煅烧1～2h，冷却后，球磨过100～200目筛，然后于8～10%的乙酸溶液中浸泡2～4h后，取出，去离子水洗涤至中性，加入相当于硅藻粉重量2～4%的山梨坦单油酸酯，混匀后，烘干，研磨成纳米粉末，即得所述改性硅藻土。
一种制备所述用于电子元件的电工陶瓷的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取废旧电工陶瓷、铝矾土、高岭土、凹凸棒石粘土、改性硅藻土、石英砂、硅灰石、硅酸锆、氧化钙、碳酸钡、羟甲基纤维素钠，备用；
（2）将废旧电工陶瓷除杂、清洗干净，粉碎成颗粒，再和铝矾土、高岭土、凹凸棒石粘土、改性硅藻土、石英砂、硅灰石、硅酸锆、氧化钙、碳酸钡、羟甲基纤维素钠、氧化铁混合均匀，然后置于球磨机中湿磨至细度为200～300目，球磨混合物中水含量为30～35%；
（3）将步骤（2）所得的混合物过筛除铁、榨泥，再置于陈腐室中陈腐，然后进行真空练泥，得坯料；
（4）将步骤（4）所得的坯料压制成型，然后置于干燥箱中干燥至含水量低于10%，施釉，最后置于窑炉中进行烧成，即得所述用于电子元件的电工陶瓷。
优选的，所述步骤（3）中榨泥的压力为0.5～1MPa，陈腐时间为3～5天。
优选的，所述步骤（4）中压轴成型的压力为10～12MPa，所述干燥箱的干燥温度为200～300℃。
优选的，所述步骤（4）中烧成的过程如下：先以100～150℃/h的速度升温至800～900℃，保温2～3h，再以60～80℃/h的速度升温至1000～1100℃，保温2～3h，然后以30～50℃/h的速度升温至1300～1350℃，保温4～6h，保温结束后，先以80～120℃/h的速度降温至900～1000℃，再以150～200℃/h降温至200～300℃，然后自然冷却即可。
本发明与现有技术相比，其具有以下有益效果：
（1）本发明所述于电子元件的电工陶瓷采用废旧电工陶瓷、铝矾土、高岭土、凹凸棒石粘土、改性硅藻土、石英砂、硅灰石作为原料，原料来源广泛，制备方法简单，易行，生产成本低廉，适宜大规模批量生产；
（2）本发明所述于电子元件的电工陶瓷在原料中添加了废旧电工陶瓷，既可以节省原材料，并且在烧结过程中，废瓷在其中起到一定的烧结助剂作用，从而大大缩短烧成周期，达到快速烧成效，节约了生产成本；
（3）本发明所述于电子元件的电工陶瓷原料之间配比合理，并且添加了改性硅藻土、凹凸棒石粘土等成分，原料之间相互协同作用，使得电工陶瓷机械强度高、耐高温高湿，抗电强度和绝缘电阻值高，具有优异的老化性能，性能优越，使用寿命长。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例涉及一种用于电子元件的电工陶瓷，包括如下重量份的原料：废旧电工陶瓷10份、铝矾土5、高岭土13份、凹凸棒石粘土8份、改性硅藻土12份、石英砂12份、硅灰石6份、硅酸锆3份、氧化钙2份、碳酸钡4份、羟甲基纤维素钠1份。
其中，所述改性硅藻粉的制备方法如下：先将硅藻土在温度为480℃下煅烧1h，冷却后，球磨过100～200目筛，然后于8%的乙酸溶液中浸泡2h后，取出，去离子水洗涤至中性，加入相当于硅藻粉重量2%的山梨坦单油酸酯，混匀后，烘干，研磨成纳米粉末，即得所述改性硅藻土。
一种制备所述用于电子元件的电工陶瓷的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取废旧电工陶瓷、铝矾土、高岭土、凹凸棒石粘土、改性硅藻土、石英砂、硅灰石、硅酸锆、氧化钙、碳酸钡、羟甲基纤维素钠，备用；
（2）将废旧电工陶瓷除杂、清洗干净，粉碎成颗粒，再和铝矾土、高岭土、凹凸棒石粘土、改性硅藻土、石英砂、硅灰石、硅酸锆、氧化钙、碳酸钡、羟甲基纤维素钠、氧化铁混合均匀，然后置于球磨机中湿磨至细度为200～300目，球磨混合物中水含量为30%；
（3）将步骤（2）所得的混合物过筛除铁、榨泥，再置于陈腐室中陈腐，然后进行真空练泥，得坯料；
（4）将步骤（4）所得的坯料压制成型，然后置于干燥箱中干燥至含水量低于10%，施釉，最后置于窑炉中进行烧成，即得所述用于电子元件的电工陶瓷。
其中，所述步骤（3）中榨泥的压力为0.5MPa，陈腐时间为3天。
其中，所述步骤（4）中压轴成型的压力为10MPa，所述干燥箱的干燥温度为200℃。
其中，所述步骤（4）中烧成的过程如下：先以100℃/h的速度升温至800℃，保温2h，再以60℃/h的速度升温至1000℃，保温2h，然后以30℃/h的速度升温至1300℃，保温4h，保温结束后，先以80℃/h的速度降温至900℃，再以150℃/h降温至200℃，然后自然冷却即可。
实施例2
本实施例涉及一种用于电子元件的电工陶瓷，包括如下重量份的原料：废旧电工陶瓷20份、铝矾土15份、高岭土25份、凹凸棒石粘土17份、改性硅藻土18份、石英砂21份、硅灰石11份、硅酸锆7份、氧化钙4份、碳酸钡9份、羟甲基纤维素钠5份。
其中，所述改性硅藻粉的制备方法如下：先将硅藻土在温度为520℃下煅烧2h，冷却后，球磨过100～200目筛，然后于10%的乙酸溶液中浸泡4h后，取出，去离子水洗涤至中性，加入相当于硅藻粉重量4%的山梨坦单油酸酯，混匀后，烘干，研磨成纳米粉末，即得所述改性硅藻土。
一种制备所述用于电子元件的电工陶瓷的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取废旧电工陶瓷、铝矾土、高岭土、凹凸棒石粘土、改性硅藻土、石英砂、硅灰石、硅酸锆、氧化钙、碳酸钡、羟甲基纤维素钠，备用；
（2）将废旧电工陶瓷除杂、清洗干净，粉碎成颗粒，再和铝矾土、高岭土、凹凸棒石粘土、改性硅藻土、石英砂、硅灰石、硅酸锆、氧化钙、碳酸钡、羟甲基纤维素钠、氧化铁混合均匀，然后置于球磨机中湿磨至细度为200～300目，球磨混合物中水含量为35%；
（3）将步骤（2）所得的混合物过筛除铁、榨泥，再置于陈腐室中陈腐，然后进行真空练泥，得坯料；
（4）将步骤（4）所得的坯料压制成型，然后置于干燥箱中干燥至含水量低于10%，施釉，最后置于窑炉中进行烧成，即得所述用于电子元件的电工陶瓷。
其中，所述步骤（3）中榨泥的压力为1MPa，陈腐时间为5天。
其中，所述步骤（4）中压轴成型的压力为12MPa，所述干燥箱的干燥温度为300℃。
其中，所述步骤（4）中烧成的过程如下：先以150℃/h的速度升温至900℃，保温3h，再以80℃/h的速度升温至1100℃，保温3h，然后以50℃/h的速度升温至1350℃，保温6h，保温结束后，先以120℃/h的速度降温至1000℃，再以200℃/h降温至300℃，然后自然冷却即可。
实施例3
本实施例涉及一种用于电子元件的电工陶瓷，包括如下重量份的原料：废旧电工陶瓷12份、铝矾土7份、高岭土15份、凹凸棒石粘土10份、改性硅藻土13份、石英砂14份、硅灰石7份、硅酸锆4份、氧化钙2.7份、碳酸钡5份、羟甲基纤维素钠2份。
其中，所述改性硅藻粉的制备方法如下：先将硅藻土在温度为490℃下煅烧1.2h，冷却后，球磨过100～200目筛，然后于9%的乙酸溶液中浸泡2.5h后，取出，去离子水洗涤至中性，加入相当于硅藻粉重量3%的山梨坦单油酸酯，混匀后，烘干，研磨成纳米粉末，即得所述改性硅藻土。
一种制备所述用于电子元件的电工陶瓷的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取废旧电工陶瓷、铝矾土、高岭土、凹凸棒石粘土、改性硅藻土、石英砂、硅灰石、硅酸锆、氧化钙、碳酸钡、羟甲基纤维素钠，备用；
（2）将废旧电工陶瓷除杂、清洗干净，粉碎成颗粒，再和铝矾土、高岭土、凹凸棒石粘土、改性硅藻土、石英砂、硅灰石、硅酸锆、氧化钙、碳酸钡、羟甲基纤维素钠、氧化铁混合均匀，然后置于球磨机中湿磨至细度为200～300目，球磨混合物中水含量为31%；
（3）将步骤（2）所得的混合物过筛除铁、榨泥，再置于陈腐室中陈腐，然后进行真空练泥，得坯料；
（4）将步骤（4）所得的坯料压制成型，然后置于干燥箱中干燥至含水量低于10%，施釉，最后置于窑炉中进行烧成，即得所述用于电子元件的电工陶瓷。
其中，所述步骤（3）中榨泥的压力为0.6MPa，陈腐时间为3.5天。
其中，所述步骤（4）中压轴成型的压力为11MPa，所述干燥箱的干燥温度为220℃。
其中，所述步骤（4）中烧成的过程如下：先以110℃/h的速度升温至820℃，保温2.1h，再以65℃/h的速度升温至1030℃，保温2.3h，然后以35℃/h的速度升温至1310℃，保温4.5h，保温结束后，先以90℃/h的速度降温至920℃，再以180℃/h降温至220℃，然后自然冷却即可。
实施例4
本实施例涉及一种用于电子元件的电工陶瓷，包括如下重量份的原料：废旧电工陶瓷18份、铝矾土13份、高岭土21份、凹凸棒石粘土15份、改性硅藻土16份、石英砂20份、硅灰石10份、硅酸锆6份、氧化钙3.5份、碳酸钡8份、羟甲基纤维素钠4份。
其中，所述改性硅藻粉的制备方法如下：先将硅藻土在温度为500℃下煅烧1.5h，冷却后，球磨过100～200目筛，然后于9%的乙酸溶液中浸泡3h后，取出，去离子水洗涤至中性，加入相当于硅藻粉重量3%的山梨坦单油酸酯，混匀后，烘干，研磨成纳米粉末，即得所述改性硅藻土。
一种制备所述用于电子元件的电工陶瓷的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取废旧电工陶瓷、铝矾土、高岭土、凹凸棒石粘土、改性硅藻土、石英砂、硅灰石、硅酸锆、氧化钙、碳酸钡、羟甲基纤维素钠，备用；
（2）将废旧电工陶瓷除杂、清洗干净，粉碎成颗粒，再和铝矾土、高岭土、凹凸棒石粘土、改性硅藻土、石英砂、硅灰石、硅酸锆、氧化钙、碳酸钡、羟甲基纤维素钠、氧化铁混合均匀，然后置于球磨机中湿磨至细度为200～300目，球磨混合物中水含量为33%；
（3）将步骤（2）所得的混合物过筛除铁、榨泥，再置于陈腐室中陈腐，然后进行真空练泥，得坯料；
（4）将步骤（4）所得的坯料压制成型，然后置于干燥箱中干燥至含水量低于10%，施釉，最后置于窑炉中进行烧成，即得所述用于电子元件的电工陶瓷。
其中，所述步骤（3）中榨泥的压力为0.7MPa，陈腐时间为4天。
其中，所述步骤（4）中压轴成型的压力为11MPa，所述干燥箱的干燥温度为250℃。
其中，所述步骤（4）中烧成的过程如下：先以130℃/h的速度升温至850℃，保温2.5h，再以70℃/h的速度升温至1050℃，保温2.5h，然后以40℃/h的速度升温至1330℃，保温5h，保温结束后，先以100℃/h的速度降温至950℃，再以180℃/h降温至250℃，然后自然冷却即可。
实施例5
本实施例涉及一种用于电子元件的电工陶瓷，包括如下重量份的原料：废旧电工陶瓷15份、铝矾土11份、高岭土18份、凹凸棒石粘土12份、改性硅藻土14份、石英砂18份、硅灰石9份、硅酸锆5份、氧化钙3.3份、碳酸钡7份、羟甲基纤维素钠3份。
其中，所述改性硅藻粉的制备方法如下：先将硅藻土在温度为510℃下煅烧1.8h，冷却后，球磨过100～200目筛，然后于9%的乙酸溶液中浸泡3.5h后，取出，去离子水洗涤至中性，加入相当于硅藻粉重量3%的山梨坦单油酸酯，混匀后，烘干，研磨成纳米粉末，即得所述改性硅藻土。
一种制备所述用于电子元件的电工陶瓷的方法，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取废旧电工陶瓷、铝矾土、高岭土、凹凸棒石粘土、改性硅藻土、石英砂、硅灰石、硅酸锆、氧化钙、碳酸钡、羟甲基纤维素钠，备用；
（2）将废旧电工陶瓷除杂、清洗干净，粉碎成颗粒，再和铝矾土、高岭土、凹凸棒石粘土、改性硅藻土、石英砂、硅灰石、硅酸锆、氧化钙、碳酸钡、羟甲基纤维素钠、氧化铁混合均匀，然后置于球磨机中湿磨至细度为200～300目，球磨混合物中水含量为34%；
（3）将步骤（2）所得的混合物过筛除铁、榨泥，再置于陈腐室中陈腐，然后进行真空练泥，得坯料；
（4）将步骤（4）所得的坯料压制成型，然后置于干燥箱中干燥至含水量低于10%，施釉，最后置于窑炉中进行烧成，即得所述用于电子元件的电工陶瓷。
其中，所述步骤（3）中榨泥的压力为0.9MPa，陈腐时间为4.5天。
其中，所述步骤（4）中压轴成型的压力为11MPa，所述干燥箱的干燥温度为280℃。
其中，所述步骤（4）中烧成的过程如下：先以140℃/h的速度升温至880℃，保温2.5h，再以75℃/h的速度升温至1050℃，保温2h，然后以45℃/h的速度升温至1350℃，保温5，保温结束后，先以100℃/h的速度降温至950℃，再以180℃/h降温至300℃，然后自然冷却即可。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种用于电子元件的电工陶瓷，其特征在于，包括如下重量份的原料：废旧电工陶瓷10～20份、铝矾土5～15份、高岭土13～25份、凹凸棒石粘土8～17份、改性硅藻土12～18份、石英砂12～21份、硅灰石6～11份、硅酸锆3～7份、氧化钙2～4份、碳酸钡4～9份、羟甲基纤维素钠1～5份。
2.根据权利要求1所述的用于电子元件的电工陶瓷，其特征在于，包括如下重量份的原料：废旧电工陶瓷12～18份、铝矾土7～13份、高岭土15～21份、凹凸棒石粘土10～15份、改性硅藻土13～16份、石英砂14～20份、硅灰石7～10份、硅酸锆4～6份、氧化钙2.7～3.5份、碳酸钡5～8份、羟甲基纤维素钠2～4份。
3.根据权利要求1所述的用于电子元件的电工陶瓷，其特征在于，包括如下重量份的原料：废旧电工陶瓷15份、铝矾土11份、高岭土18份、凹凸棒石粘土12份、改性硅藻土14份、石英砂18份、硅灰石9份、硅酸锆5份、氧化钙3.3份、碳酸钡7份、羟甲基纤维素钠3份。
4.根据权利要求1所述的用于电子元件的电工陶瓷，其特征在于，所述改性硅藻粉的制备方法如下：先将硅藻土在温度为480～520℃下煅烧1～2h，冷却后，球磨过100～200目筛，然后于8～10%的乙酸溶液中浸泡2～4h后，取出，去离子水洗涤至中性，加入相当于硅藻粉重量2～4%的山梨坦单油酸酯，混匀后，烘干，研磨成纳米粉末，即得所述改性硅藻土。
5.一种制备权利要求1～4任一项所述用于电子元件的电工陶瓷的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按上述配方称取废旧电工陶瓷、铝矾土、高岭土、凹凸棒石粘土、改性硅藻土、石英砂、硅灰石、硅酸锆、氧化钙、碳酸钡、羟甲基纤维素钠，备用；
（2）将废旧电工陶瓷除杂、清洗干净，粉碎成颗粒，再和铝矾土、高岭土、凹凸棒石粘土、改性硅藻土、石英砂、硅灰石、硅酸锆、氧化钙、碳酸钡、羟甲基纤维素钠、氧化铁混合均匀，然后置于球磨机中湿磨至细度为200～300目，球磨混合物中水含量为30～35%；
（3）将步骤（2）所得的混合物过筛除铁、榨泥，再置于陈腐室中陈腐，然后进行真空练泥，得坯料；
（4）将步骤（4）所得的坯料压制成型，然后置于干燥箱中干燥至含水量低于10%，施釉，最后置于窑炉中进行烧成，即得所述用于电子元件的电工陶瓷。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中榨泥的压力为0.5～1MPa，陈腐时间为3～5天。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中压轴成型的压力为10～12MPa，所述干燥箱的干燥温度为200～300℃。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（4）中烧成的过程如下：先以100～150℃/h的速度升温至800～900℃，保温2～3h，再以60～80℃/h的速度升温至1000～1100℃，保温2～3h，然后以30～50℃/h的速度升温至1300～1350℃，保温4～6h，保温结束后，先以80～120℃/h的速度降温至900～1000℃，再以150～200℃/h降温至200～300℃，然后自然冷却即可。
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