一种玻璃陶瓷复合绝缘材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于材料科学领域，旨在提供一种玻璃陶瓷复合绝缘材料及其制备方法。本发明专利技术中的玻璃陶瓷复合绝缘材料的化学表达式为(1-x)Mg2SnO4–xCBS，其中CBS为CaO-B2O3-SiO2，x＝20～40wt％，所述CaO-B2O3-SiO2中各个组分及其摩尔含量分别为：SiO2占40～50％，B2O3占10～20％，CaO占40％。本发明专利技术的有益效果是：由于CBS玻璃具有软化点低、介电性能优良等特点，可作为烧结助剂降低陶瓷绝缘材料的烧结温度；加入CBS玻璃组分，在升温过程中玻璃熔融，形成玻璃液相，显著降低Mg2SnO4材料的烧结温度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于材料科学领域，具体涉及一种玻璃陶瓷复合绝缘材料及其制备方法。
技术介绍
玻璃陶瓷复合绝缘材料，在高压输电线路绝缘、微电子封装等领域有着广泛应用。所述绝缘部件的生产和应用要求采用的绝缘材料既要有良好的电学和热学性能，又要有良好的工艺特性。Mg2SnO4陶瓷具有较低的介电常数(8.41)和低介电损耗(<10-3)，是一种最近开发的新型绝缘电介质材料。然而，其烧结温度很高(1550℃)，较难烧结，大大消耗了能源。 因此，如何实现Mg2SnO4陶瓷低温烧结是降低能耗和减少生产成本的关键所在。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种玻璃陶瓷复合绝缘材料及其制备方法。 为解决技术问题，本专利技术的解决方案是： 提供一种玻璃陶瓷复合绝缘材料，所述玻璃陶瓷复合绝缘材料的化学表达式为(1-x)Mg2SnO4–xCBS，其中CBS为CaO-B2O3-SiO2，x＝20～40wt％，所述CaO-B2O3-SiO2中各个组分及其摩尔含量分别为：SiO2占40～50％，B2O3占10～20％，CaO占40％。 本专利技术中，还提供一种基于所述玻璃陶瓷复合绝缘材料的制备方法，包括如下步骤： (1)取原料SnO2和MgO，且其摩尔比为1∶2，进行球磨混料4h，然后放入氧化铝坩埚中以1200℃进行烧制，然后球磨制得Mg2SnO4粉末； (2)取SiO2、H3BO3和CaCO3进行配制：B2O3以H3BO3形式引入，B2O3与引入的H3BO3摩尔比为1:2；CaO以CaCO3形式引入，CaCO3与CaO摩尔比为1:1；球磨混料4h，然后放入氧化铝坩埚中以1400℃熔制4小时，将熔制好的玻璃水淬进行粉碎，即得到CBS玻璃粉末； (3)将步骤(2)得到的CBS玻璃粉末与步骤(1)得到的Mg2SnO4粉末以质量比x：(1-x)进行称取，其中x＝20～40wt％，球磨混料4h； (4)将混合后的粉末，加入5～10wt％聚乙烯醇粘合剂，造粒，依次经60目筛网与100目筛网过筛，得到所需粉末； (5)将步骤(4)制得粉末进行加压成形，制备出直径12mm、厚度7mm的坯体； (6)将步骤(5)制得的坯体以2℃/min升温到550℃并保温1h，然后以5℃/min升温到1200～1300℃并保温烧结1h，即得到所需的玻璃陶瓷复合绝缘材料。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果是： 由于CaO-B2O3-SiO2(简称CBS)玻璃具有软化点低(约690℃)、介电性能优良等特点，可作为烧结助剂降低陶瓷绝缘材料的烧结温度；加入CaO-B2O3-SiO2(简称CBS)玻璃组分，在升温过程中玻璃熔融，形成玻璃液相，显著降低Mg2SnO4材料的烧结温度。另外，由于CBS玻璃组分烧结后具有良好的介电性能，从而使Mg2SnO4/CBS复合绝缘材料保持了良好的介电、热学性能：介电常数ε≈7.6(1MHz)，介电损耗tanδ<5×10-3(1MHz)，绝缘电阻率ρ>5×1012Ω·cm，热导率k>1W/m·K。所制得的玻璃陶瓷绝缘材料能满足高压输电线路绝缘、微电子基板、电容等应用需求。 具体实施方式 以下的实施例可以使本专业
的技术人员更全面的了解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。 实施例1： 所述玻璃陶瓷复合绝缘材料的化学表达式为(1-x)Mg2SnO4–xCBS，其中CBS为CaO-B2O3-SiO2，x＝20wt％，所述CaO-B2O3-SiO2中各个组分及其摩尔含量分别为：SiO2占40％，B2O3占20％，CaO占40％。 所述玻璃陶瓷复合绝缘材料的制备方法，依次进行以下步骤： 1)按摩尔比为SnO2:MgO＝1:2称取，用球磨混料机进行球磨混料4h，然后放入氧化铝坩埚中以1200℃烧制，球磨制备Mg2SnO4粉末。 2)称量SiO2、B2O3(以H3BO3形式引入，且B2O3与引入的H3BO3摩尔比为1:2)和CaO(以CaCO3形式引入，且CaCO3与CaO摩尔比为1:1)摩尔含量分别为40％、20％和40％，用球磨混料机进行球磨混料4h，在1400℃下在氧化铝坩埚中熔制4h；将熔制好的玻璃水淬进行粉碎，即得到CBS玻璃粉末。 3)称量Mg2SnO4和CBS粉末质量含量分别为80wt％和20wt％混合，用球磨混料机进行球磨混料4h，将混合后的粉末加入5wt％聚乙烯醇粘合剂，然后用造粒机进行造粒，依次经60目与100目筛网过筛，得到所需粉末。 4)称量上一步骤所制得的粉末，在压片机下压制出直径12mm、厚度7mm的坯体；坯体以2℃/min升温到550℃并保温1h，然后以5℃/min升温到1250℃并保温1h，即得本专利技术所述玻璃陶瓷复合绝缘材料。 按照前述配方和步骤制得的玻璃陶瓷复合绝缘材料，各项性能指标为：烧结温度1250℃，介电常数ε＝7.66(1MHz)，介电损耗tanδ＝2.87×10-3(1MHz)，绝缘电阻率ρ＝7.14×1012Ω·cm，热导率k>1W/m·K。 实施例2： 所述玻璃陶瓷复合绝缘材料的化学表达式为(1-x)Mg2SnO4–xCBS，其中CBS为CaO-B2O3-SiO2，x＝25wt％，所述CaO-B2O3-SiO2中各个组分及其摩尔含量分别为：SiO2占45％，B2O3占15％，CaO占40％。 所述玻璃陶瓷复合绝缘材料的制备方法，依次进行以下步骤： 1)按摩尔比为SnO2:MgO＝1:2称取，用球磨混料机进行球磨混料4h，然后放入氧化铝坩埚中在1200℃烧制，球磨制备Mg2SnO4粉末。 2)称量SiO2、B2O3(以H3BO3形式引入，且B2O3与引入的H3BO3摩尔比为1:2)和CaO(以CaCO3形式引入，且CaCO3与CaO摩尔比为1:1)摩尔含量分别为45％、15％和40％，用球磨混料机进行球磨混料4h，在1400℃下在氧化铝坩埚中熔制4h，将熔制好的玻璃水淬进行粉碎，即得到CBS玻璃粉末。 3)称量Mg2SnO4和CBS粉末质量含量分别为75wt％和25wt％混合，用球磨混料机进行球磨混料4h，将混合后的粉末加入10wt％聚乙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃陶瓷复合绝缘材料，其特征在于，所述玻璃陶瓷复合绝缘材料的化学表达式为(1‑x)Mg2SnO4–xCBS，其中CBS为CaO‑B2O3‑SiO2，x＝20～40wt％，所述CaO‑B2O3‑SiO2中各个组分及其摩尔含量分别为：SiO2占40～50％，B2O3占10～20％，CaO占40％。

【技术特征摘要】
2014.07.14 CN 201410332552.21.一种玻璃陶瓷复合绝缘材料，其特征在于，所述玻璃陶瓷复合绝缘材料的化学
表达式为(1-x)Mg2SnO4–xCBS，其中CBS为CaO-B2O3-SiO2，x＝20～40wt％，所述
CaO-B2O3-SiO2中各个组分及其摩尔含量分别为：SiO2占40～50％，B2O3占
10～20％，CaO占40％。
2.一种基于权利要求1中所述的玻璃陶瓷复合绝缘材料的制备方法，其特征在于，
包括如下步骤：
(1)取原料SnO2和MgO，且其摩尔比为1∶2，进行球磨混料4h，然后放入氧化
铝坩埚中以1200℃进行烧制，然后球磨制得Mg2SnO4粉末；
(2)取SiO2、H3BO3和CaCO3进行配制：B2O3以H3BO3形式引入，B2O3与引...

【专利技术属性】
技术研发人员：张启龙，周珏辉，刘进壮，杨辉，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33