KR101821218B1 - 고밀도 육방정계 질화붕소 세라믹 재료의 제조방법 - Google Patents
고밀도 육방정계 질화붕소 세라믹 재료의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101821218B1 KR101821218B1 KR1020167015455A KR20167015455A KR101821218B1 KR 101821218 B1 KR101821218 B1 KR 101821218B1 KR 1020167015455 A KR1020167015455 A KR 1020167015455A KR 20167015455 A KR20167015455 A KR 20167015455A KR 101821218 B1 KR101821218 B1 KR 101821218B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- powder
- hbn
- sintering
- ethanol
- hours
- Prior art date
Links
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 12
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 11
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 10
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 50
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 49
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 56
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 18
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 17
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 11
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 9
- 238000009694 cold isostatic pressing Methods 0.000 claims description 8
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 7
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 2
- NASVITFAUKYCPM-UHFFFAOYSA-N ethanol;tetraethyl silicate Chemical compound CCO.CCO[Si](OCC)(OCC)OCC NASVITFAUKYCPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 abstract description 21
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 5
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 5
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 239000002052 molecular layer Substances 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 238000009740 moulding (composite fabrication) Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052810 boron oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N diboron trioxide Chemical compound O=BOB=O JKWMSGQKBLHBQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000001272 pressureless sintering Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N trichloroborane Chemical compound ClB(Cl)Cl FAQYAMRNWDIXMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/06—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
- C01B21/064—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with boron
- C01B21/0648—After-treatment, e.g. grinding, purification
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/583—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on boron nitride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
- C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
- C04B35/583—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on boron nitride
- C04B35/5831—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on boron nitride based on cubic boron nitrides or Wurtzitic boron nitrides, including crystal structure transformation of powder
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/6261—Milling
- C04B35/6262—Milling of calcined, sintered clinker or ceramics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/62625—Wet mixtures
- C04B35/6263—Wet mixtures characterised by their solids loadings, i.e. the percentage of solids
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
- C04B35/62655—Drying, e.g. freeze-drying, spray-drying, microwave or supercritical drying
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
- C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
- C04B35/62675—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering characterised by the treatment temperature
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
- C04B35/62802—Powder coating materials
- C04B35/62805—Oxide ceramics
- C04B35/62807—Silica or silicates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
- C04B35/62886—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents by wet chemical techniques
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
- C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
- C04B35/6303—Inorganic additives
- C04B35/6316—Binders based on silicon compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/64—Burning or sintering processes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
- C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/38—Non-oxide ceramic constituents or additives
- C04B2235/3852—Nitrides, e.g. oxynitrides, carbonitrides, oxycarbonitrides, lithium nitride, magnesium nitride
- C04B2235/386—Boron nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
- C04B2235/44—Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
- C04B2235/441—Alkoxides, e.g. methoxide, tert-butoxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
- C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
- C04B2235/54—Particle size related information
- C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
- C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
- C04B2235/604—Pressing at temperatures other than sintering temperatures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
- C04B2235/6567—Treatment time
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
- C04B2235/661—Multi-step sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
- C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
- C04B2235/668—Pressureless sintering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/74—Physical characteristics
- C04B2235/77—Density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
- C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
- C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
Abstract
본 발명은 고밀도 육방정계 질화붕소(hBN) 세라믹 재료의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 테트라에틸 오소실리케이트(tetraethyl orthosilicate) 분말 표면을 균일하게 분산된 SiO2로 감싼 후, 상압 소결법을 이용해 고밀도의 hBN 세라믹 재료를 얻으며, 제조한 hBN 세라믹 재료의 상대적 밀도는 80% 이상에 달한다. 상기 제조 방법은 hBN 분말 표면을 SiO2 나노층으로 감싸 SiO2 소결 보조제를 균일하게 분산시키고, 고온 상압 소결과 결합해 밀도가 높은 hBN 세라믹을 얻으며, 이는 SiO2의 사용량을 줄이는 동시에 hBN의 고온 사용온도 및 고온성능을 향상시켜 준다.
Description
본 발명은 재료 가공 분야에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고밀도 육방정계 세라믹 재료에 관한 것이다.
육방정계 질화붕소(hBN)는 백색 흑연이라고도 불리며 흑연과 유사한 층상 구조를 가지고 있다. 우수한 전기절연성, 낮은 유전상수 및 유전손실, 고온 안정성, 우수한 윤활성 및 화학적 안정성, 금속에 대한 비습윤성 등 다양한 장점을 가지고 있어, 고온 환경에서의 고체 윤활제, 주조성형과 사출성형 중의 탈막제, 진공 알루미늄 도금용 증발기 등에 광범위하게 활용된다.
육방정계 질화붕소 세라믹은 통상적으로 삼염화붕소(boron trichloride)에서 질화 또는 암모니아 분해를 거쳐 형성된 분말로서, 산화붕소 소결제와 볼 밀링 혼합되고, 상압소결, 열간성형, 열분해 또는 소결 기술을 통해 제조된다. 그러나 hBN은 C축 방향의 결합력이 C축에 수직인 방향의 결합력보다 훨씬 작기 때문에, 결정체는 주로 판면 방향을 따라 생장하고 두께 방향에 따른 생장은 비교적 느리기 때문에 편상 결정체 구조가 형성된다. 이러한 편상 결정체 구조는 소결 시 카드 브릿지 구조를 형성해 서로 지탱하는 작용을 일으킴으로써 재료가 수축되는 것을 방지해 획득한 hBN 세라믹의 밀도를 비교적 낮게 만든다. 예를 들어, Hagio 등은 볼 밀링 방법을 이용해 hBN 분말을 기계화학적으로 활성화시킨 후, 2000℃의 소결 온도에서 얻은 hBN 세라믹의 밀도가 1.64g·cm-3인데, 이론적인 밀도의 70%에 불과하다(Journal of the American Ceramic Society, 72(8) 1482-1484 (1989)). Kurita 등은 AlN과 무정형 B를 첨가제로 사용해 1500℃, N2 분위기 하에서 상압소결을 진행해 상대 밀도가 75.8%인 hBN 재료를 얻었다(Shigen-to-Sozai; 105(2) 201-204 (1989)).
B2O3, A12O3, Y2O3 및 SiO2 등 산화물을 소결 보조제로 첨가하고 소결 시 생산액을 통해 소결 시 확산계수와 소결동력을 향상시키는 것은 hBN 세라믹 밀도를 해결하는 효과적인 방법이다. 특히 SiO2는 hBN의 소결과 치밀화를 촉진시킬 수 있을 뿐만 아니라, hBN의 항산화성과 고온 환경에서의 사용 온도도 향상시킬 수 있기 때문에 사람들로부터 광범위한 관심을 받고 있다. Chen 등은 고압 질소 가스 분위기 하에서 hBN 세라믹을 소결 제조했으며, SiO2가 hBN 밀도에 미치는 영향을 연구했다. 연구 결과에 따르면, SiO2를 첨가하지 않은 hBN 밀도는 71 내지 75%였으며, 중량%가 10wt%인 SiO2를 첨가한 후 hBN의 밀도가 75.4 내지 78%까지 향상돼 SiO2의 첨가가 hBN의 밀도를 효과적으로 향상시킨다는 것이 증명됐다. 그러나 다른 측면에서는 볼 밀링 혼합원료 중 SiO2는 균일하게 분산되지 않기 때문에 상대 밀도가 여전히 비교적 낮다(80%보다 낮음)(Journal of Materials Science Letters,19 (2000) 81-83). 한제 차이 등은 공개된 특허에서(중국발명특허, 공개번호 CN1310149A), 소결 합성 공정을 이용해 hBN 세라믹을 제조했다. 반응원료를 성형 블랭크로 사전 제작한 후 70MPa 이상의 N2 압력 하에서 자전소결반응을 진행하고 중량비가 60%보다 크지 않은 SiO2 분말을 첨가해 hBN-SiO2 복합소재를 합성했다. 그러나 마찬가지로 원료 혼합이 불균일해 복합소재의 밀도가 여전히 비교적 낮다.
본 발명에서는 종래 기술에 존재하는 기술문제를 해결하기 위해, 조작이 간단하고 공정조건이 제어하기 쉬운 고밀도 육방정계 질화붕소 세라믹 재료의 제조 방법을 제안함으로써, 육방정계 질화붕소 세라믹 재료의 밀도와 항산화성을 향상시키고자 한다.
본 발명에서는 상기 기술문제를 해결하기 위해 고밀도 육방정계 질화붕소 세라믹 재료의 제조방법을 제안하며, 이는 아래와 같은 단계를 포함하는데,
hBN 분말을 탈이온수에 첨가하고, 교반해 hBN 분말-탈이온수의 혼합물을 배합 제조하는 단계(1);
상기 단계(1)에서 얻은 혼합물에 에탄올을 점적하고, 여기에서 점적 에탄올의 질량과 상기 혼합물의 질량비는 0.08 내지 0.1이고, 그런 다음 계속해서 혼합물에 pH값이 9 내지 10이 될 때까지 농도가 강한 암모니아수를 점적하고, 여기에서 농도가 강한 암모니아수의 질량분율은 28%이고, 혼합물이 균일하게 혼합될 때까지 기다린 후, 다시 계속해서 테트라에틸 오소실리케이트(tetraethyl orthosilicate)와 에탄올의 혼합용액을 점적하고, 이는 혼합용액 중 테트라에틸 오소실리케이트와 상기 단계 (1) 중 탈이온수의 몰비가 1:4 내지 1:8이 될 때까지 계속하고, 점적이 완료된 후 병 입구를 밀봉하고 계속해서 5 내지 20시간 반응시키는 단계(2);
상기 단계(2) 반응이 종료된 후 여과해 분말을 얻고, 상기 분말은 열건조 및 연마해 스크리닝하는 단계(3);
상기 단계(3)에서 얻은 스크리닝한 분말은 고진공로에서 사전 소결시킨 후 다시 균일하게 연마해 스크리닝하는 단계(4);
상기 단계(4)에서 얻은 분말은 냉간 등방압 가압법을 진행한 후 N2 분위기 하에서 고온 상압 소결을 진행하고, 그런 다음 1 내지 3시간 동안 보온해 샘플을 얻는 단계(5);
소결 실험이 종료되면 온도를 강하시킨 후 샘플을 꺼내는 단계(6)을 포함한다.
상기 hBN 분말의 순도는 98% 이상이며, 입도는 ≤10㎛이고, hBN 분말의 질량과 탈이온수의 질량비는 0.008 내지 0.015이다.
상세하게는, 상기 단계(1)에서의 교반 조건에 있어서, 전자교반을 사용하며 교반속도는 10 내지 1000rpm이고, 교반시간은 1 내지 10시간이고, 바람직하게는 교반 조건에 있어서 교반속도 600 내지 800rpm 하에서 6 내지 8시간 전자교반을 진행한다.
바람직하게는, 상기 단계(2)에 있어서, 에탄올의 점적 속도는 1 내지 10ml/min이고, 농도가 강한 암모니아수의 점적 속도는 1 내지 10ml/min이고, 테트라에틸 오소실리케이트와 에탄올 혼합용액의 점적 속도는 1 내지 20ml/min이다. 더욱 바람직하게는, 에탄올의 점적 속도는 4 내지 6ml/min이고, 농도가 강한 암모니아수의 점적 속도는 4 내지 6ml/min이고, 테트라에틸 오소실리케이트와 에탄올 혼합용액의 점적 속도는 10 내지 15ml/min이다.
바람직하게는, 상기 단계(2) 테트라에틸 오소실리케이트와 에탄올 혼합용액에 있어서, 상기 테트라에틸 오소실리케이트와 에탄올의 질량비는 (1:5) 내지 (1:10)이다.
상기 단계(3)에 있어서, 분말의 열건조 조건은 90 내지 110℃ 하에서 10 내지 30시간 건조하는 것이며; 분말의 연마 조건은 200메시 스크린에서 2 내지 4회 스크리닝하는 것이다.
상기 단계(4)에 있어서, 분말의 사전 소결 조건은 사전 소결 온도가 700 내지 900℃이고, 사전 소결 시간은 30분 내지 5시간이고, 연마 조건은 200메시 스크린에서 2 내지 4회 스크리닝하는 것이다.
상기 단계(5)에 있어서, 냉간 등방압 가압법의 성형 압력은 100 내지 200MPa이다.
상기 단계(5)에 있어서, 소결 온도는 1600 내지 1900℃이다.
본 발명은 종래 기술과 비교할 때 다음과 같은 장점을 가지고 있다.
(1) 테트라에틸 오소실리케이트 가수분해 방식을 통해 hBN 분말 표면을 SiO2 나노층으로 감싸는데, 방법이 간단하고 원가가 저렴하다.
(2) hBN 분말 표면을 SiO2 나노층으로 감싸 SiO2 소결 보조제를 균일하게 분산시키고, 고온 상압 소결과 결합해 밀도가 높은 hBN 세라믹을 얻으며, 이는 SiO2의 사용량을 줄이는 동시에 hBN의 고온 사용온도 및 고온성능을 향상시켜 준다.
도 1은 실시예 2 중 2-1호 실험의 hBN 분말 표면을 SiO2 나노층으로 감싼 투과형 전자현미경도이다.
실시예 1
시판되는 hBN 분말 10g(순도는 98%보다 크고 입도는 1㎛)을 1000ml 탈이온수 용액에 넣고, 전자교반기를 이용해 600rpm의 교반 속도로 7시간 전자교반을 진행해 hBN 분말-탈이온수의 혼합액을 얻은 후, 상기 혼합액에 5ml/min의 점적 속도로 100ml의 에탄올을 점적하고, 계속해서 5ml/min의 점적 속도로 28wt%의 농도가 강한 암모니아수를 용액의 pH값이 9가 될 때까지 점적하고, 균일하게 혼합될 때까지 기다린 후 다시 계속해서 8ml/min의 점적 속도로 테트라에틸 오소실리케이트와 에탄올 혼합액(테트라에틸 오소실리케이트와 에탄올의 질량비는 1:5)을 천천히 점적하고, 동시에 계속해서 전자교반기를 이용해 용액 중 H2O와 TEOS의 몰비가 8:1이 될 때까지 교반하고, 폴리염화비닐을 이용해 병 입구를 밀봉하고, 계속해서 20시간 반응시키고, 분말을 여과하고, 90℃에서 30시간 열건조하고, 막자사발에서 연마해 200메시 스크린에서 3회 스크리닝한 후, 고진공로 900℃하에서 2시간 사전 소결하고, 다시 균일하게 연마해 200메시 스크린에서 3회 스크리닝한 후, 사전 소결 연마한 분말에 대해 180MPa 냉간 등방압 가압법을 진행한 후, N2 분위기 하에서 상압 소결을 진행하고, 소결 온도는 1900℃이고 보온 시간은 3시간이고, 소결 실험을 종료한 후 온도를 강하시키고 샘플을 꺼낸다. 상기 실험을 2회 반복하고 각각 1-1, 1-2 및 1-3으로 기록한다.
실시예 2
시판되는 hBN 분말 10g(순도는 98%보다 크고 입도는 3㎛)을 1000ml 탈이온수 용액에 넣고, 전자교반기를 이용해 800rpm의 교반 속도로 8시간 전자교반을 진행해 hBN 분말-탈이온수의 혼합액을 얻은 후, 상기 혼합액에 8ml/min의 점적 속도로 100ml의 에탄올을 점적하고, 계속해서 8ml/min의 점적 속도로 28wt%의 농도가 강한 암모니아수를 용액의 pH값이 9가 될 때까지 점적하고, 균일하게 혼합될 때까지 기다린 후 다시 계속해서 전자교반의 조건에서 10ml/min의 점적 속도로 테트라에틸 오소실리케이트와 에탄올 혼합액(테트라에틸 오소실리케이트와 에탄올의 질량비는 1:6)을 천천히 점적하고, 용액 중 H2O와 TEOS의 몰비가 7:1에 이르고, 폴리염화비닐을 이용해 병 입구를 밀봉하고, 10시간 반응시키고; 분말을 여과하고, 100℃에서 24시간 열건조하고, 막자사발에서 연마해 200메시 스크린에서 3회 스크리닝한 후; 건조된 분말을 고진공로 800℃하에서 4시간 사전 소결하고, 사전 소결한 후 균일하게 연마해 200메시 스크린에서 3회 스크리닝한 후; 사전 소결 연마한 분말에 대해 200MPa 냉간 등방압 가압법을 진행한 후, N2 분위기에서 상압 소결을 진행하고; 소결 온도는 1800℃이고 보온 시간은 3시간이고, 소결 실험을 종료한 후 온도를 강하시키고 샘플을 꺼낸다. 투과형 전자현미경으로 샘플을 보고, 결과는 도 1에서 도시하는 바와 같다. 상기 실험을 2회 반복하고 각각 2-1, 2-2 및 2-3으로 기록한다.
실시예 3
시판되는 hBN 분말 10g(순도는 98%보다 크고 입도는 5㎛)을 1000ml 탈이온수 용액에 넣고, 전자교반기를 이용해 700rpm의 교반 속도로 9시간 전자교반을 진행해 hBN 분말-탈이온수의 혼합액을 얻은 후, 상기 혼합액에 10ml/min의 점적 속도로 100ml의 에탄올을 점적하고, 계속해서 10ml/min의 점적 속도로 28wt%의 농도가 강한 암모니아수를 용액의 pH값이 9가 될 때까지 점적하고, 균일하게 혼합될 때까지 기다린 후 다시 계속해서 전자교반 조건에서 12ml/min의 점적 속도로 테트라에틸 오소실리케이트와 에탄올 혼합액(테트라에틸 오소실리케이트와 에탄올의 질량비는 1:7)을 천천히 점적하고, 용액 중 H2O와 TEOS의 몰비가 6:1에 이르고, 폴리염화비닐을 이용해 병 입구를 밀봉하고, 15시간 반응시키고; 분말을 여과하고, 110℃에서 20시간 열건조하고, 막자사발에서 연마해 200메시 스크린에서 3회 스크리닝한 후; 건조된 분말을 고진공로 900℃ 하에서 사전 소결하고, 사전 소결한 후 균일하게 연마해 200메시 스크린에서 3회 스크리닝한 후; 사전 소결 연마한 분말에 대해 150MPa 냉간 등방압 가압법을 진행한 후, N2 분위기에서 상압 소결을 진행하고; 소결 온도는 1800℃이고 보온 시간은 2시간이고, 소결 실험을 종료한 후 온도를 강하시키고 샘플을 꺼낸다. 상기 실험을 2회 반복하고 각각 3-1, 3-2 및 3-3으로 기록한다.
실시예 4
시판되는 hBN 분말 20g(순도는 98%보다 크고 입도는 8㎛)을 1000ml 탈이온수 용액에 넣고, 전자교반기를 이용해 900rpm의 교반 속도로 7시간 전자교반을 진행해 hBN 분말-탈이온수의 혼합액을 얻은 후, 상기 혼합액에 8ml/min의 점적 속도로 100ml의 에탄올을 점적하고, 계속해서 8ml/min의 점적 속도로 28wt%의 농도가 강한 암모니아수를 용액의 pH값이 9가 될 때까지 점적하고, 균일하게 혼합될 때까지 기다린 후 다시 계속해서 전자교반 조건에서 15ml/min의 점적 속도로 테트라에틸 오소실리케이트와 에탄올 혼합액(테트라에틸 오소실리케이트와 에탄올의 질량비는 1:8)을 천천히 점적하고, 용액 중 H2O와 TEOS의 몰비가 5:1에 이르고, 폴리염화비닐을 이용해 병 입구를 밀봉하고, 10시간 반응시키고; 분말을 여과하고, 100℃에서 24시간 열건조하고, 막자사발에서 연마해 200메시 스크린에서 3회 스크리닝한 후; 건조된 분말을 고진공로 700℃ 하에서 5시간 사전 소결하고, 사전 소결한 후 균일하게 연마해 200메시 스크린에서 3회 스크리닝한 후; 사전 소결 연마한 분말에 대해 160MPa 냉간 등방압 가압법을 진행한 후, N2 분위기에서 상압 소결을 진행하고; 소결 온도는 1700℃이고 보온 시간은 2시간이고, 소결 실험을 종료한 후 온도를 강하시키고 샘플을 꺼낸다. 상기 실험을 2회 반복하고 각각 4-1, 4-2 및 4-3으로 기록한다.
실시예 5
시판되는 hBN 분말 10g(순도는 98%보다 크고 입도는 10㎛)을 1000ml 탈이온수 용액에 넣고, 전자교반기를 이용해 800rpm의 교반 속도로 6시간 전자교반을 진행해 hBN 분말-탈이온수의 혼합액을 얻은 후, 상기 혼합액에 5ml/min의 점적 속도로 100ml의 에탄올을 점적하고, 계속해서 5ml/min의 점적 속도로 28wt%의 농도가 강한 암모니아수를 용액의 pH값이 9가 될 때까지 점적하고, 균일하게 혼합될 때까지 기다린 후 다시 계속해서 전자교반 조건에서 20ml/min의 점적 속도로 테트라에틸 오소실리케이트와 에탄올 혼합액(테트라에틸 오소실리케이트와 에탄올의 질량비는 1:10)을 천천히 점적하고, 용액 중 H2O와 TEOS의 몰비가 4:1에 이르고, 폴리염화비닐을 이용해 병 입구를 밀봉하고, 5시간 반응시키고; 분말을 여과하고, 100℃에서 24시간 열건조하고, 막자사발에서 연마해 200메시 스크린에서 3회 스크리닝한 후; 건조된 분말을 고진공로 900℃ 하에서 3시간 사전 소결하고, 사전 소결한 후 균일하게 연마해 200메시 스크린에서 3회 스크리닝한 후; 사전 소결 연마한 분말에 대해 140MPa 냉간 등방압 가압법을 진행한 후, N2 분위기에서 상압 소결을 진행하고; 소결 온도는 1600℃이고 보온 시간은 1시간이고, 소결 실험을 종료한 후 온도를 강하시키고 샘플을 꺼낸다. 상기 실험을 2회 반복하고 각각 5-1, 5-2 및 5-3으로 기록한다.
상기 내용을 종합해 설명하면, 본 발명은 간단하고 실행하기 쉬운 방법을 이용해 SiO2로 hBN 표면을 균일하게 감싸 SiO2와 hBN을 균일하게 분산시키며, 상압 소결 방법을 이용해 밀도가 높은 hBN 세라믹(밀도가 80% 이상)을 얻기 때문에, hBN의 밀도 및 항산화 성능 향상에 중요한 의미를 가진다. 육방정계 질화붕소 분말 표면을 균일하게 SiO2 소결 보조제 나노층으로 감싸고, 고온 상압 소결 방식과 결합해 육방정계 질화붕소 세라믹 재료의 밀도를 향상시키는 새로운 방법을 통해 제조한 고밀도 육방정계 질화붕소 세라믹은 전파 투과성 재료, 절연 재료, 내화 재료 등으로서 항공우주 등 분야에서 광범위하게 활용될 전망을 가지고 있다.
Claims (9)
- hBN 분말을 탈이온수에 첨가하고, 교반해 hBN 분말-탈이온수의 혼합물을 배합 제조하는 단계(1);
상기 단계(1)에서 얻은 혼합물에 에탄올을 점적하고, 여기에서 점적 에탄올의 질량과 상기 혼합물의 질량비는 0.08 내지 0.1이고; 그런 다음 계속해서 혼합물에 pH값이 9 내지 10이 될 때까지 농도가 강한 암모니아수를 점적하고, 혼합물이 균일하게 혼합될 때까지 기다린 후, 다시 계속해서 테트라에틸 오소실리케이트(tetraethyl orthosilicate)와 에탄올의 혼합용액을 점적하고, 이는 혼합용액 중 테트라에틸 오소실리케이트와 상기 단계(1) 중 탈이온수의 몰비가 (1:4) 내지 (1:8)이 될 때까지 계속하고, 점적이 완료된 후 병 입구를 밀봉하고 계속해서 5 내지 20시간 반응시키는 단계(2);
상기 단계(2) 반응이 종료된 후 여과해 분말을 얻고, 상기 분말은 열건조 및 연마해 스크리닝하는 단계(3);
상기 단계(3)에서 얻은 스크리닝한 분말은 고진공로에서 사전 소결시킨 후 다시 균일하게 연마해 스크리닝하는 단계(4);
상기 단계(4)에서 얻은 분말은 냉간 등방압 가압법을 진행한 후 N2 분위기 하에서 고온 상압 소결을 진행하고, 그런 다음 1 내지 3시간 동안 보온해 샘플을 얻는 단계(5);
소결 실험이 종료되면 온도를 강하시킨 후 샘플을 꺼내는 단계(6)을 포함하는 고밀도 육방정계 질화붕소 세라믹 재료의 제조방법으로서,
상기 단계(2)에 있어서, 에탄올의 점적 속도는 1 내지 10ml/min이고; 농도가 강한 암모니아수의 점적 속도는 1 내지 10ml/min이고; 테트라에틸 오소실리케이트와 에탄올 혼합용액의 점적 속도는 1 내지 20ml/min이고,
상기 단계(4)에 있어서, 분말의 사전 소결 조건은 사전 소결 온도가 700 내지 900℃이고, 사전 소결 시간은 30분 내지 5시간이고, 연마 조건은 200메시 스크린에서 2 내지 4회 스크리닝하고,
상기 단계(5)에 있어서, 냉간 등방압 가압법의 성형 압력이 100 내지 200MPa이고,
상기 단계(5)에 있어서, 소결 온도가 1600 내지 1900℃인 것을 특징으로 하는 고밀도 육방정계 질화붕소 세라믹 재료의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 hBN 분말의 순도는 98% 이상이며, 입도는 ≤10㎛이고; 상기 hBN 분말의 질량과 탈이온수의 질량비는 0.008 내지 0.015인 것을 특징으로 하는 고밀도 육방정계 질화붕소 세라믹 재료의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 단계(1)에서의 교반 조건에 있어서, 전자교반을 사용하며 교반속도는 500 내지 1000rpm이고, 교반시간은 1 내지 10시간인 것을 특징으로 하는 고밀도 육방정계 질화붕소 세라믹 재료의 제조방법. - 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 단계(2) 테트라에틸 오소실리케이트와 에탄올 혼합용액에 있어서, 상기 테트라에틸 오소실리케이트와 에탄올의 질량비가 (1:5) 내지 (1:10)인 것을 특징으로 하는 고밀도 육방정계 질화붕소 세라믹 재료의 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 단계(3)에 있어서, 분말의 열건조 조건은 90 내지 110℃ 하에서 10 내지 30시간 건조하는 것이며; 분말의 연마 조건은 200메시 스크린에서 2 내지 4회 스크리닝하는 것을 특징으로 하는 고밀도 육방정계 질화붕소 세라믹 재료의 제조방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2014103937247 | 2014-08-11 | ||
| CN201410393724.7A CN104177091B (zh) | 2014-08-11 | 2014-08-11 | 一种高致密度六方氮化硼陶瓷材料的制备方法 |
| PCT/CN2014/084358 WO2016023200A1 (zh) | 2014-08-11 | 2014-08-14 | 一种高致密度六方氮化硼陶瓷材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20160091922A KR20160091922A (ko) | 2016-08-03 |
| KR101821218B1 true KR101821218B1 (ko) | 2018-01-23 |
Family
ID=51958476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020167015455A KR101821218B1 (ko) | 2014-08-11 | 2014-08-14 | 고밀도 육방정계 질화붕소 세라믹 재료의 제조방법 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10106412B2 (ko) |
| KR (1) | KR101821218B1 (ko) |
| CN (1) | CN104177091B (ko) |
| AU (1) | AU2014403693B2 (ko) |
| GB (1) | GB2534530B (ko) |
| RU (1) | RU2662488C1 (ko) |
| WO (1) | WO2016023200A1 (ko) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104974817B (zh) * | 2015-06-08 | 2017-12-19 | 齐鲁工业大学 | 球形纳米二氧化硅包覆六方氮化硼复合粉体的制备方法 |
| US11390527B2 (en) | 2017-12-28 | 2022-07-19 | Texas Instruments Incorporated | Multi-layered SP2-bonded carbon tubes |
| US11938715B2 (en) | 2017-12-28 | 2024-03-26 | Texas Instruments Incorporated | SP2-bonded carbon structures |
| US11254775B2 (en) | 2017-12-28 | 2022-02-22 | Texas Instruments Incorporated | Filler particles for polymers |
| US11370662B2 (en) * | 2017-12-28 | 2022-06-28 | Texas Instruments Incorporated | Hexagonal boron nitride structures |
| CN111171382B (zh) * | 2018-11-12 | 2021-02-19 | 北京化工大学 | 一种氮化硼纳米片原位负载纳米氧化硅杂化填料、制备方法及橡胶复合材料 |
| US10748999B2 (en) | 2018-12-21 | 2020-08-18 | Texas Instruments Incorporated | Multi-super lattice for switchable arrays |
| US20220195141A1 (en) * | 2019-07-11 | 2022-06-23 | Showa Denko K.K. | Method for producing silica-coated boron nitride particles and silica-coated boron nitride particles |
| CN111848180A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-10-30 | 齐鲁工业大学 | 一种氧化铝包覆立方氮化硼的复合粉体及其制备方法 |
| CN111534287B (zh) * | 2019-12-22 | 2021-10-01 | 辽东学院 | 纳米SiO2包覆BN复合粉体、其制备方法和导热型材料 |
| CN111689778B (zh) * | 2020-06-30 | 2023-01-17 | 哈尔滨工业大学 | 一种高致密SiBCN陶瓷材料及其制备方法 |
| CN112919542B (zh) * | 2021-03-05 | 2024-04-19 | 赵琳琳 | 一种复合电镀用改性颗粒的制备方法 |
| CN113511913B (zh) * | 2021-04-27 | 2022-09-23 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种仿生纤维独石结构氮化硼高温自润滑材料及其制备方法 |
| CN114195538A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-18 | 中国科学院上海硅酸盐研究所 | 一种致密六方氮化硼陶瓷材料的制备方法 |
| CN114455597B (zh) * | 2022-02-17 | 2022-08-12 | 金三江(肇庆)硅材料股份有限公司 | 一种塑料薄膜用二氧化硅开口剂及其制备方法 |
| CN114874006B (zh) * | 2022-05-19 | 2023-06-20 | 郑州大学 | 一种高熵复合陶瓷及其制备方法 |
| CN115384137A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-11-25 | 杭州汉美新材料有限公司 | 一种用于同轴电缆的阻燃铝塑复合带及其制备方法 |
| CN115180957B (zh) * | 2022-07-11 | 2023-03-31 | 哈尔滨工业大学 | 一种具有优异热透波性能的六方氮化硼陶瓷的制备方法 |
| CN115594509A (zh) * | 2022-09-27 | 2023-01-13 | 中国有色桂林矿产地质研究院有限公司（Cn） | 一种含棒晶结构的聚晶立方氮化硼复合材料及其制备方法和应用 |
| CN116332654B (zh) * | 2023-03-23 | 2024-02-09 | 西安理工大学 | 一种具有类洋葱微结构的BN/SiBN/Si3N4/Si2N2O/Si3N4复合材料的制备方法 |
| CN116751065B (zh) * | 2023-08-11 | 2023-11-03 | 山东博奥新材料技术有限公司 | 一种无压烧结氮化硼的制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008062155A1 (de) * | 2008-12-16 | 2010-06-17 | Henze Bnp Gmbh | Keramische Masse |
| CN103193488A (zh) * | 2013-04-01 | 2013-07-10 | 漳州师范学院 | 无机纳米材料包覆的耐高温陶瓷抗菌剂及其制备技术 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS528326B1 (ko) * | 1970-09-21 | 1977-03-08 | ||
| GB1448732A (en) * | 1973-04-10 | 1976-09-08 | Lucas Industries Ltd | Sintered ceramic articles |
| SU973510A1 (ru) * | 1979-08-27 | 1982-11-15 | Институт теплофизики СО АН СССР | Состав дл защитной огнеупорной обмазки |
| CN1300056C (zh) * | 2005-07-19 | 2007-02-14 | 武汉理工大学 | 一种低温快速制备高纯六方氮化硼陶瓷材料的方法 |
| CN100360471C (zh) * | 2005-12-14 | 2008-01-09 | 吉林大学 | 预水解制备核壳型无机纳米晶－二氧化硅复合粒子的方法 |
| CN101648809B (zh) * | 2009-09-25 | 2012-06-27 | 哈尔滨工业大学 | 氮化硼基复合陶瓷透波材料及其制备方法 |
| WO2012027194A2 (en) * | 2010-08-25 | 2012-03-01 | Saint-Gobain Ceramics And Plastics, Inc. | Boron nitride with attached mettalic particles, methods of making, and uses thereof |
| CN103170327B (zh) * | 2011-12-23 | 2015-02-18 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种具有核壳结构铬催化剂的合成方法 |
| CN103553637B (zh) * | 2013-11-06 | 2015-01-21 | 禹州市和汇超硬材料有限公司 | 一种具有表面包覆结构的立方氮化硼聚晶复合材料及其制备方法 |
| CN103819180A (zh) * | 2014-03-13 | 2014-05-28 | 哈尔滨工业大学 | 一种bn-mas陶瓷复合材料及其制备方法 |
| CN104844178B (zh) * | 2015-06-08 | 2016-09-21 | 齐鲁工业大学 | 添加球形纳米二氧化硅包覆六方氮化硼复合粉体的自润滑陶瓷刀具材料的制备方法 |
-
2014
- 2014-08-11 CN CN201410393724.7A patent/CN104177091B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2014-08-14 GB GB1609488.0A patent/GB2534530B/en not_active Expired - Fee Related
- 2014-08-14 WO PCT/CN2014/084358 patent/WO2016023200A1/zh active Application Filing
- 2014-08-14 KR KR1020167015455A patent/KR101821218B1/ko active IP Right Grant
- 2014-08-14 RU RU2016121911A patent/RU2662488C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2014-08-14 US US15/100,837 patent/US10106412B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2014-08-14 AU AU2014403693A patent/AU2014403693B2/en not_active Ceased
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008062155A1 (de) * | 2008-12-16 | 2010-06-17 | Henze Bnp Gmbh | Keramische Masse |
| CN103193488A (zh) * | 2013-04-01 | 2013-07-10 | 漳州师范学院 | 无机纳米材料包覆的耐高温陶瓷抗菌剂及其制备技术 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104177091A (zh) | 2014-12-03 |
| RU2662488C1 (ru) | 2018-07-26 |
| KR20160091922A (ko) | 2016-08-03 |
| GB2534530A (en) | 2016-07-27 |
| WO2016023200A1 (zh) | 2016-02-18 |
| GB201609488D0 (en) | 2016-07-13 |
| GB2534530B (en) | 2017-01-25 |
| US20160304346A1 (en) | 2016-10-20 |
| US10106412B2 (en) | 2018-10-23 |
| AU2014403693B2 (en) | 2017-11-02 |
| CN104177091B (zh) | 2015-11-18 |
| AU2014403693A1 (en) | 2016-06-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101821218B1 (ko) | 고밀도 육방정계 질화붕소 세라믹 재료의 제조방법 | |
| JP7412019B2 (ja) | 低融点酸化物による腐食を防止する希土類タンタル酸塩セラミックス及びその製造方法 | |
| CN105801154B (zh) | 一种石墨烯增韧碳化硅陶瓷复合材料的制备方法 | |
| CN107188567B (zh) | 一种高热导率氮化铝陶瓷的制备方法 | |
| CN101993240B (zh) | 一种Ce3+掺杂硅酸镥(Lu2SiO5)多晶闪烁光学陶瓷的制备方法 | |
| JP5836522B2 (ja) | 窒化ケイ素基板の製造方法 | |
| Suehiro et al. | Powder synthesis of Y-α-SiAlON and its potential as a phosphor host | |
| CN101823884B (zh) | 一种用浸渍裂解法制备高密度再结晶碳化硅制品的方法 | |
| CN112851342B (zh) | 一种氧化锆陶瓷材料及其制备方法和应用 | |
| CN101318636B (zh) | 一种原位氮化制备含六方氮化硼的复合材料的方法 | |
| CN101948305B (zh) | 低温烧结(Ba | |
| CN101734920B (zh) | 一种氮化钛多孔陶瓷及其制备方法 | |
| CN116854472B (zh) | 一种微波介质材料及其制备方法 | |
| CN110759733B (zh) | 一种Y0.5Dy0.5Ta0.5Nb0.5O4钽系陶瓷材料及其制备方法 | |
| CN112299871A (zh) | 一种含碳化硅膜的多孔陶瓷的制备方法 | |
| CN109467442B (zh) | 一种氮化硅陶瓷及其制备方法 | |
| CN103922749B (zh) | 一种低金属离子残留的多孔氮化硅陶瓷的制备方法 | |
| CN106116575A (zh) | 一种高d33亚微米级Al3+掺杂铌酸钾钠无铅压电陶瓷的热压烧结方法 | |
| CN115010499A (zh) | 一种稀土氟化物与氧化钪双掺制备高性能氮化铝陶瓷基板的方法 | |
| CN110183229A (zh) | 一种具有低温裂纹自愈合能力的Ti2Al(1-x)SnxC陶瓷修复相粉体的制备方法 | |
| KR102371925B1 (ko) | 열물리적 특성이 개선된 질화알루미늄 소결체 및 그 제조방법 | |
| CN109796197B (zh) | 一种类单晶结构氧化铝透明陶瓷的制备方法 | |
| JPS6163570A (ja) | 窒化ケイ素焼結体の製造方法 | |
| CN115571915A (zh) | 一种钽酸铝粉体及其制备方法以及一种钽酸铝陶瓷及其制备方法和应用 | |
| JPH0316983A (ja) | セラミックス製断熱部材及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |