一种烧结助剂及其制备方法和应用、六方氮化硼基复合陶瓷的制备方法与流程

    专利查询2025-06-25  7


    本发明涉及复合陶瓷,尤其涉及一种烧结助剂及其制备方法和应用、六方氮化硼基复合陶瓷的制备方法。


    背景技术:

    1、六方氮化硼(h-bn)及其复合材料因其优异的耐热冲击性、耐腐蚀性、电绝缘性以及良好的力学性能等特点,在等离子喷射气流炉、坩埚、舟皿、高频电绝缘材料、集成电路散热片和离子火箭喷嘴等领域应用广泛。然而,h-bn稳定的片层状结构导致陶瓷存在难烧结的特性,这也是h-bn及其复合材料造价较高的主要原因。因此,目前制备h-bn及其复合陶瓷通常采用热压烧结工艺,该方法可以显著的提高陶瓷的致密度,但是热压烧结工艺存在工艺流程较长、能耗高和产生废料较多等缺点,这一系列的问题限制了h-bn陶瓷产业化的进一步发展,因此开发一种h-bn复合陶瓷的无压烧结工艺有助于解决在产业化过程中面临的急需解决的各种问题。

    2、近些年来,关于h-bn陶瓷的无压烧结工艺探索也是研究的热点。总的来说,大致分三类,一是改善h-bn片的尺寸;二是反应烧结;三是添加氧化物烧结助剂;然而前两种方式依旧还是需要存在一定的压力,例如在0.2mpa的n2气压下才能烧成,但是压力的存在对于设备又提出了更高的要求,这在一定程度上也限制了其相关产业的发展。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种烧结助剂及其制备方法和应用、六方氮化硼基复合陶瓷的制备方法。所述烧结助剂可以使六方氮化硼基复合陶瓷的制备实现无压烧结,且提高所述六方氮化硼基复合陶瓷的力学性能。

    2、为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:

    3、本发明提供了一种烧结助剂,包括ca2mgsi2o7和camgsio4;

    4、所述ca2mgsi2o7和camgsio4的质量比为(65~75):(25~35)。

    5、本发明还提供了上述技术方案所述烧结助剂的制备方法,包括以下步骤:

    6、将碳酸钙、氧化镁和二氧化硅混合,依次进行球磨和煅烧,得到所述烧结助剂。

    7、优选的,所述碳酸钙、氧化镁和二氧化硅的摩尔比为(1~4):1:(1~4)。

    8、优选的,所述球磨为湿法球磨;

    9、所述湿法球磨的球磨介质为无水乙醇,所述混合得到的混合料与无水乙醇的用量比为(10~50)g:(200~500)ml;

    10、所述湿法球磨的转速为100~400r/min,时间为1~24h。

    11、优选的,所述煅烧的温度为1200~1500℃,保温时间为1~10h。

    12、本发明还提供了上述技术方案所述的烧结助剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的烧结助剂在制备六方氮化硼基复合陶瓷中的应用。

    13、本发明还提供了一种六方氮化硼基复合陶瓷的制备方法,包括以下步骤:

    14、将六方氮化硼和烧结助剂混合,进行球磨后,与粘结剂混合,依次进行压制成型和排胶烧结,得到所述六方氮化硼基复合陶瓷;

    15、所述排胶烧结为无压烧结;

    16、所述烧结助剂为上述技术方案所述的烧结助剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的烧结助剂。

    17、优选的,所述六方氮化硼和烧结助剂的质量比为100:(29~31)。

    18、优选的,所述粘结剂包括石蜡;

    19、所述六方氮化硼和粘结剂的质量比为100:(2~10)。

    20、优选的,所述排胶烧结包括依次进行的排胶和烧结;

    21、所述排胶的温度为300~700℃,保温时间为1~12h;

    22、所述烧结的温度为1500~2000℃,保温时间为1~12h。

    23、本发明提供了一种烧结助剂,包括ca2mgsi2o7和camgsio4;所述ca2mgsi2o7和camgsio4的质量比为(65~75):(25~35)。本发明所述烧结助剂具有较低的熔点(熔点分别为1450℃和1390℃),因此,在后续应用的烧结过程中形成液相,加快了原子的迁移,从而降低了烧结温度并加快了陶瓷致密化过程。冷却之后,所述烧结助剂也能作为粘结剂增强复合陶瓷的结合强度,进而提高复合陶瓷的力学性能。

    24、本发明还提供了一种六方氮化硼基复合陶瓷的制备方法,包括以下步骤:将六方氮化硼和烧结助剂混合,进行球磨后,与粘结剂混合,依次进行压制成型和排胶烧结,得到所述六方氮化硼基复合陶瓷;所述排胶烧结为无压烧结。本发明所述制备方法工艺简单,成本低,重复性好,能够满足h-bn基复合陶瓷制备的各方面要求;所制得的陶瓷物相稳定,能够满足h-bn基复合陶瓷耐高温异形件的要求。



    技术特征:

    1.一种烧结助剂,其特征在于,包括ca2mgsi2o7和camgsio4;

    2.权利要求1所述烧结助剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

    3.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述碳酸钙、氧化镁和二氧化硅的摩尔比为(1~4):1:(1~4)。

    4.如权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述球磨为湿法球磨;

    5.如权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述煅烧的温度为1200~1500℃,保温时间为1~10h。

    6.权利要求1所述的烧结助剂或权利要求2~5任一项所述制备方法制备得到的烧结助剂在制备六方氮化硼基复合陶瓷中的应用。

    7.一种六方氮化硼基复合陶瓷的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

    8.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述六方氮化硼和烧结助剂的质量比为100:(29~31)。

    9.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述粘结剂包括石蜡;

    10.如权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述排胶烧结包括依次进行的排胶和烧结;


    技术总结
    本发明涉及复合陶瓷技术领域,尤其涉及一种烧结助剂及其制备方法和应用、六方氮化硼基复合陶瓷的制备方法。本发明提供了一种烧结助剂,包括Ca<subgt;2</subgt;MgSi<subgt;2</subgt;O<subgt;7</subgt;和CaMgSiO<subgt;4</subgt;;所述Ca<subgt;2</subgt;MgSi<subgt;2</subgt;O<subgt;7</subgt;和CaMgSiO<subgt;4</subgt;的质量比为(65~75):(25~35)。本发明所述烧结助剂具有较低的熔点(熔点分别为1450℃和1390℃),因此,在后续应用的烧结过程中形成液相,加快了原子的迁移,从而降低了烧结温度并加快了陶瓷致密化过程。冷却之后,所述烧结助剂也能作为粘结剂增强复合陶瓷的结合强度,进而提高复合陶瓷的力学性能。

    技术研发人员:于元烈,卢晓乾,侯广生
    受保护的技术使用者:烟台先进材料与绿色制造山东省实验室
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
    转载请注明原文地址:https://tc.8miu.com/read-29779.html

    最新回复(0)