CN112125677A - 一种可调节复合材料热膨胀率及导热率的陶瓷制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可调节复合材料热膨胀率及导热率的陶瓷制备工艺，涉及陶瓷制品领域，包括以下步骤：选料、预处理、过筛、混料、热压成型、清理、烧结、冷却和表面整修；本发明通过在陶瓷制品制作过程中添加氮化硼和二氧化锆作为原料，氮化硼具有的优良低热膨胀性和高导热率，二氧化锆具有优良的低导热率和高的热膨胀系数，通过控制氮化硼和二氧化锆的原料复合百分比重达到了一个对成品陶瓷制品的热膨胀率和导热率调节的效果，进而能够根据后期陶瓷制品使用需要来对陶瓷制品的热膨胀率和导热率进行调节，可调节性强，同时利用氧化钇的添加达到一个助溶剂的效果，有效提升物料的瓷化效率，进而提升陶瓷制品的制作效率。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷制品领域，尤其涉及一种可调节复合材料热膨胀率及导热率的陶瓷制备工艺。
背景技术
部分稳定型氧化锆的性能为：氧化锆热导率低(1000℃，2.09W/(m·K))，线膨胀系数大(25～1500℃9.4×10-6/℃)，高温结构强度高，1000℃时耐压强度可达1200～1400MPa，导电性好，具有负的电阻温度系数，电阻率1000℃时104Ω·cm，1700℃时6～7Ω·cm。部分稳定型氧化锆的制品用于高温下时因其有较大的线热膨胀系数，制品在高密度体积下应用到高温环境时较容易开裂而影响其发挥其他的优异性能，六方氮化硼为白色晶体，熔点近3000℃，耐高温，化学性能极为稳定，耐强酸腐蚀，具有很高的电绝缘性能，相对密度2.25。莫氏硬度约2。为白色粉末，在高压下大约3000℃熔融，具有良好的电绝缘性、导热性、抗腐蚀性和良好的润滑性。化学稳定性较好，常温下不与水、酸、碱反应，与水共煮缓慢水解生成硼酸和氨，与热浓或熔融碱以及热的氯气发生反应，六方氮化硼：摩擦系数很低、高温稳定性很好、耐热震性很好、强度很高、导热系数很高、膨胀系数较低、电阻率很大、耐腐蚀、可透微波或透红外线。
利用六方氮化硼的高温低热膨胀系数、耐热震性、高强度、导热系数等特性，与部分稳定型氧化锆进行复合并通过工艺制作，可以通过两种材料不同的复合比例而达到相应的热膨胀系数、抗热震性、导热率等指标，它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点，可用作结构材料、刀具材料，高温领域等；其具有特殊的综合性能，用途广泛，制作时如何根据后期使用需求对制造过程中的热膨胀率以及导热率进行调节。
发明内容
本发明提出的一种可调节复合材料热膨胀率及导热率的陶瓷制备工艺，解决了背景技术中所提出的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种可调节复合材料热膨胀率及导热率的陶瓷制备工艺，具体包括以下步骤：
S1.选料，氮化硼56％-70％、二氧化锆40％-30％、氧化钇5％和去离子水，氮化硼和二氧化锆具体采用六方氮化硼、部分稳定二氧化锆；
S2.预处理，将步骤S1中选取的氮化硼、二氧化锆和氧化钇加入到球磨机中球磨，球磨速度560r/min，球磨4h；
S3.过筛，将步骤S2中预处理后的物料放入到筛分机中进行过筛处理，得到混合料a；
S4.混料，将步骤S3中预处理得到的混合料a、去离子水加入到超声震荡仪中进行超声震荡，超声震荡频率40兆赫，震荡时间0.3h，得到混合料b；
S5.热压成型，将步骤S4中得到的混合料b进行高温热压成型；
S6.清理，将步骤S5中注浆成型后的基础件取出进行清理，去除表面毛刺以及脏污；
S7.烧结，将步骤S6中清理后的基础件放入到高温真空烧结炉中进行烧结处理，烧结时间10h；
S8.冷却，将步骤S7中烧结后的基础件取出并放入到冷却箱中进行冷却处理，自然冷却至室温；
S9.表面整修，将步骤S8中冷却后的基础件取出进行表面整修处理，得到成品。
优选的，所述S1中氮化硼为六方氮化硼、氧化锆为部分稳定型氧化锆。
优选的，所述S3中对于预处理后的物料进行筛分时的筛网目数为150。
优选的，所述S5中针对混合料b高温热压时的压力为5MPa。
优选的，所述S6中对基础件进行清理时主要使用清水进行冲洗取出脏污，利用打磨机去除表面毛刺。
优选的，所述S7中烧结时的烧结温度为1850℃。
优选的，所述S9中对冷却后的基础件进行整修时使用抛光机进行抛光处理。
本发明中：通过在陶瓷制品制作过程中添加氮化硼和二氧化锆作为原料，氮化硼具有的优良低热膨胀性和高导热率，二氧化锆具有优良的低导热率和高的热膨胀系数，通过控制氮化硼和二氧化锆的原料复合百分比重达到了一个对成品陶瓷制品的热膨胀率和导热率调节的效果，进而能够根据后期陶瓷制品使用需要来对陶瓷制品的热膨胀率和导热率进行调节，可调节性强，同时利用氧化钇的添加达到一个助溶剂的效果，有效提升物料的瓷化效率，进而提升陶瓷制品的制作效率。
具体实施方式
下面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。
实施例一
一种可调节复合材料热膨胀率及导热率的陶瓷制备工艺，具体包括以下步骤：
S1.选料，氮化硼56％、二氧化锆40％、氧化钇4％和去离子水，氮化硼和二氧化锆具体采用六方氮化硼、部分稳定二氧化锆；
S2.预处理，将步骤S1中选取的氮化硼、二氧化锆和氧化钇加入到球磨机中球磨，球磨速度560r/min，球磨4h；
S3.过筛，将步骤S2中预处理后的物料放入到筛分机中进行过筛处理，得到混合料a，筛分时的筛网目数为150；
S4.混料，将步骤S3中预处理得到的混合料a以及去离子水均加入到超声震荡仪中进行超声震荡，超声震荡频率40兆赫，震荡时间0.3h，得到混合料b；
S5.热压成型，将步骤S4中得到的混合料b进行高温热压成型，高温热压时的压力为5MPa；
S6.清理，将步骤S5中热压成型后的基础件取出进行清理，去除表面毛刺以及脏污，清理时主要使用清水进行冲洗取出脏污，利用打磨机去除表面毛刺；
S7.烧结，将步骤S6中清理后的基础件放入到高温真空烧结炉中进行烧结处理，烧结时的烧结温度为1850℃，烧结时间10h；
S8.冷却，将步骤S7中烧结后的基础件取出并放入到冷却箱中进行冷却处理，自然冷却至室温；
S9.表面整修，将步骤S8中冷却后的基础件取出进行表面整修处理，整修时使用抛光机进行抛光处理，得到成品。
实施例二
一种可调节复合材料热膨胀率及导热率的陶瓷制备工艺，具体包括以下步骤：
S1.选料，氮化硼60％、二氧化锆35％、氧化钇5％，氮化硼和二氧化锆具体采用六方氮化硼、部分稳定二氧化锆；
S2.预处理，将步骤S1中选取的氮化硼、二氧化锆和氧化钇加入到球磨机中球磨，球磨速度560r/min，球磨4h；
S3.过筛，将步骤S2中预处理后的物料放入到筛分机中进行过筛处理，得到混合料a，筛分时的筛网目数为150；
S4.混料，将步骤S3中预处理得到的混合料a以及去离子水均加入到超声震荡仪中进行超声震荡，超声震荡频率40兆赫，震荡时间0.3h，得到混合料b；
S5.热压成型，将步骤S4中得到的混合料b进行高温热压成型，高温热压时的压力为10MPa；
S6.清理，将步骤S5中热压成型后的基础件取出进行清理，去除表面毛刺以及脏污，清理时主要使用清水进行冲洗取出脏污，利用打磨机去除表面毛刺；
S7.烧结，将步骤S6中清理后的基础件放入到高温真空烧结炉中进行烧结处理，烧结时的烧结温度为1850℃，烧结时间10h；
S8.冷却，将步骤S7中烧结后的基础件取出并放入到冷却箱中进行冷却处理，自然冷却至室温；
实施例三
一种可调节复合材料热膨胀率及导热率的陶瓷制备工艺，具体包括以下步骤：
S1.选料，氮化硼70％、二氧化锆30％和去离子水，氮化硼和二氧化锆具体采用六方氮化硼、部分稳定二氧化锆；
S2.预处理，将步骤S1中选取的氮化硼、二氧化锆加入到球磨机中球磨，球磨速度560r/min，球磨4h；
S3.过筛，将步骤S2中预处理后的物料放入到筛分机中进行过筛处理，得到混合料a，筛分时的筛网目数为150；
S4.混料，将步骤S3中预处理得到的混合料a以及去离子水均加入到超声震荡仪中进行超声震荡，超声震荡频率40兆赫，震荡时间0.3h，得到混合料b；
S5.热压成型，将步骤S4中得到的混合料b进行高温热压成型，高温热压时的压力为5MPa；
S6.清理，将步骤S5中热压成型后的基础件取出进行清理，去除表面毛刺以及脏污，清理时主要使用清水进行冲洗取出脏污，利用打磨机去除表面毛刺；
S7.烧结，将步骤S6中清理后的基础件放入到高温真空烧结炉中进行烧结处理，烧结时的烧结温度为1850℃，烧结时间10h；
S8.冷却，将步骤S7中烧结后的基础件取出并放入到冷却箱中进行冷却处理，自然冷却至室温；
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种可调节复合材料热膨胀率及导热率的陶瓷制备工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1.选料，氮化硼56％-70％、二氧化锆40％-30％、氧化钇5％和去离子水；
S2.预处理，将步骤S1中选取的氮化硼、二氧化锆和氧化钇加入到球磨机中球磨，球磨速度560r/min，球磨4h；
S3.过筛，将步骤S2中预处理后的物料放入到筛分机中进行过筛处理，得到混合料a；
S4.混料，将步骤S3中预处理得到的混合料a以及去离子水均加入到超声震荡仪中进行超声震荡，超声震荡频率40兆赫，震荡时间0.3h，得到混合料b；
S5.热压成型，将步骤S4中得到的混合料b进行高温热压成型；
S6.清理，将步骤S5中热压成型后的基础件取出进行清理，去除表面毛刺以及脏污；
S7.烧结，将步骤S6中清理后的基础件放入到高温真空烧结炉中进行烧结处理，烧结时间10h；
S8.冷却，将步骤S7中烧结后的基础件取出并放入到冷却箱中进行冷却处理，自然冷却至室温；
S9.表面整修，将步骤S8中冷却后的基础件取出进行表面整修处理，得到成品。
2.根据权利要求1所述的可调节复合材料热膨胀率及导热率的陶瓷制备工艺，其特征在于：所述S1中氮化硼和二氧化锆具体采用六方氮化硼、部分稳定二氧化锆。
3.根据权利要求1所述的可调节复合材料热膨胀率及导热率的陶瓷制备工艺，其特征在于：所述S3中对于预处理后的物料进行筛分时的筛网目数为150。
4.根据权利要求1所述的可调节复合材料热膨胀率及导热率的陶瓷制备工艺，其特征在于：所述S5中针对混合料b高温热压烧结时的压力为5MPa。
5.根据权利要求1所述的可调节复合材料热膨胀率及导热率的陶瓷制备工艺，其特征在于：所述S6中对基础件进行清理时主要使用清水进行冲洗取出脏污，利用打磨机去除表面毛刺。
6.根据权利要求1所述的可调节复合材料热膨胀率及导热率的陶瓷制备工艺，其特征在于：所述S7中烧结时的真空烧结温度为1850℃。
7.根据权利要求1所述的可调节复合材料热膨胀率及导热率的陶瓷制备工艺，其特征在于：所述S9中对冷却后的基础件进行整修时使用抛光机进行抛光处理。
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