高纯高致密氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高纯钇稳定氧化锆与高纯氮化硼复合的绝缘陶瓷制备方法，采用纳米级钇稳定氧化锆粉与纳米级氮化硼粉用高能球磨的办法对粉末进行混合，然后通过离心喷雾造粒的方法进行造粒，通过冷等静压压制成型，最后通过热等静压烧结的方法制成。本发明专利技术具有高致密高强度绝缘性好的优点，本发明专利技术不仅工艺和设备简单，成本低，收率高，能耗低，生产效率高，适合工业化生产，而且能够获得质量稳定、晶粒细小可控的氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件，本发明专利技术过程无坏境污染，是一种新型的低成本、质量稳定的高纯高致密氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件的制备方法。

High purity and high density zirconium oxide boron nitride composite ceramic insulation component and preparation method thereof

The invention provides a high purity yttria stabilized zirconia with high purity boron nitride composite insulating ceramic preparation method using nano yttria stabilized zirconia powder and nanometer boron nitride powder by high-energy ball milling method of mixed powder, and then through the method of centrifugal spray granulation of granulation, by cold isostatic pressing finally, through the method of molding, hot isostatic pressing sintering. The present invention has high density high strength insulating property, the invention has the advantages of simple process and equipment, not only low cost, high yield, low energy consumption, high production efficiency, suitable for industrialized production, and can obtain stable quality, fine grain size controllable zirconia boron nitride composite ceramic insulator, the invention of bad environment pollution is a kind of low cost and stable quality of the new preparation method of insulating parts with high purity and high dense zirconia boron nitride composite ceramics.

【技术实现步骤摘要】
高纯高致密氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件及其制备方法
本专利技术属于材料制备工艺
，具体涉及一种高纯高致密氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件及其制备方法。
技术介绍
氧化锆是一种耐高温、耐腐蚀、耐磨损而且具有优良绝缘性能的无机非金属材料，20世纪20年代初即被应用于耐火材料领域，同时氧化锆也是国家产业政策中鼓励重点发展的高性能新材料之一，目前正广泛地被应用于各个行业中。六方氮化硼陶瓷作为一种新型复合陶瓷基材料,除了具有低密度、高熔点、低硬度、抗热震性和机械加工性能好等优点,还具有耐高温、热胀系数小、热导率高、介电常数低、可靠的电绝缘性等许多优异的性能。氮化硼既是热的良导体又是优良的绝缘体。同时氮化硼优良的电性能，使其成为理想的高频绝缘、高压绝缘和高温绝缘材料。特别是作为一种重要的航空航天透波材料,在运载火箭、飞船、导弹及返回式卫星等飞行器无线电系统中应用广泛。氧化锆氮化硼绝缘陶瓷结合了两者的性能优势，将强度与绝缘性结合，让复合材料的应用领域进一步拓展。中国专利201510028830.X提供了一种致密氮化铝-氮化硼复合材料的制备方法。以氮化铝粉和六方氮化硼粉为原料，不添加烧结助剂，原料按比例配料后置于尼龙罐中，以无水乙醇为介质，采用氧化锆研磨球，用行星式球磨机球磨混合均匀，经干燥过筛后装入表面涂有BN保护涂层的石墨模具中冷压成型，然后在通有氮气的真空热压炉中热压烧结，烧结温度为1830～1900℃，烧结保温时间为1.5-2.5h。本专利技术工艺简单，可以在无烧结助剂的情况下制备出致密的氮化铝-氮化硼复合材料，该材料力学性能、导热性能及介电性能优异。中国专利03150584.8提供了一种铝锆碳-氮化硼复合侧封板，其组分为(重量百分比)：刚玉40-70％、锆莫来石15-30％、α-Al2O3微粉5-10％、碳素材料3-12％、六方氮化硼5-15％、金属硅粉2-5％、粘结剂5-15％。其制造方法是，先按上述配比将氮化硼粉体与刚玉粉体在乙醇溶液中进行分散浸渍混合处理；混合物再经干燥，得到氮化硼混合粉体；不同粒级的刚玉、锆莫来石、氧化锆、碳素原料和氮化硼混合粉体原料和抗氧化剂按配比搅拌预混合；以酚醛树脂为结合剂，将混合料进行混合造粒，混合料经干燥后模压成型。中国专利200410023952.1提供了一种陶瓷透波材料及其制备方法，为特种、功能陶瓷材料
，由亚微米高纯氮化硅、氮化硼、氧化锆以及纳米二氧化硅粉体配制而成，配料后将各原料采用超声波和化学分散方法实现均匀混合，采用冷等静压成型方法成型，在氮气气氛压力下高温烧结制成。本专利技术氮化硅—氮化硼—二氧化硅陶瓷透波材料技术性能指标为：室温抗弯强度σ：99～286MPa，弹性模量E：99～200GPa，介电常数ε：3.4～4.8，透波率80～85％，耐温性大于2500℃，线烧蚀率为0.01～0.05毫米/秒，耐温性、耐烧蚀性好，并且具有良好的力学性能和介电性能，透波率高，能够满足应用要求。中国专利200410022997.7提供了一种属于机械加工领域的复合锯片，锯片含金属基体、胎体、普通磨料和超硬磨料，金属基体为合金钢或碳素钢，且表面均布8-10mm的散热孔；胎体含氧化铝、氧化锆、石英、碳化钨、二硼化锆、二硅化钼，普通磨料含棕刚玉、碳化硅、绿碳化硅、立方碳化硅、碳化硼；超硬磨料含金刚石、立方氮化硼；制作工艺为：胎体粉末混料-工作层料的配混工艺-焊接层料的配混工艺-冷压成型-热压烧结成型-磨弧-焊接-修整和开刃。中国专利201310577221.0提供了一种合成金刚石用绝缘元件，包括氧化镁、氧化锆、六方氮化硼和水玻璃，氧化镁和氧化锆的重量比为1:3-3:1,六方氮化硼的重量为氧化镁和氧化锆重量之和的4-6%，水玻璃的重量为氧化镁、氧化锆和六方氮化硼重量之和的10-15%。本专利技术所述的绝缘元件的强度高，在运输和合成过程中能够承受较大的外力，避免因破损造成的损失；保温效果好，热传导系数低于3.657W·m-1·K-1，能够保持合成过程的温度，提高金刚石很成的质量；采用该绝缘元件合成的金刚石内部点杂质明显减少。该绝缘元件的介电常数大于1016Ω/cm，是一种理想的绝缘材料。中国专利201310675379.1提供了一种远红外陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：S1.称取氧化钡8-13份、氧化铝18-32份、二氧化硅28-41份、氧化镁12-15份、氧化锆8-10份、氧化钛2-3份、氧化锰6-7份、氮化硼2-3份、活性催化剂1-2份，并分别制成粉体；S2.将氧化钡、氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化锆、氧化钛、氧化锰、氮化硼粉体混合均匀，加入到有机物的水溶液中，有机物的加入量为混合粉体总量的10-25%；S3.在S2得到的产物中加入粘土混合物并混合均匀，粘土混合物的加入量为步骤S2所得产物总量的20-30%；S4.将S3得到的产物进行脱水处理；S5.将S4中经过脱水处理的产物进行干燥并高温保温煅烧。现有的专利均没有针对氧化锆及氮化硼两种材料进行结合的制备，应用领域也相对狭窄。
技术实现思路
为了解决现有技术配比复杂，无法满足精密绝缘陶瓷生产用途，本专利技术提供了一种全新的高纯高致密氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件及其制备方法。本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供高纯钇稳定氧化锆与高纯氮化硼复合的绝缘陶瓷制备方法，采用纳米级钇稳定氧化锆粉与纳米级氮化硼粉用高能球磨的办法对粉末进行混合与机械合金化，然后通过离心喷雾造粒的方法进行造粒，通过冷等静压压制成型，最后通过热等静压烧结的方法制成，本专利技术具有高致密高强度绝缘性好的优点，本专利技术不仅工艺和设备简单，成本低，收率高，能耗低，生产效率高，适合工业化生产，而且能够获得质量稳定、晶粒细小可控的氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件，本专利技术过程无坏境污染，是一种新型的低成本、质量稳定的高纯高致密氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件的制备方法。本专利技术所述的高纯高致密氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件相对密度为99%~100%，主元素纯度为99.9%~99.999%，抗弯强度为200~1000MPa，介电常数为1~50，晶粒尺寸为0.5~20微米，维氏硬度为HV2000~20000。优选地，所述的高纯高致密氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件的相对密度为99.5%~100%。优选地，所述的高纯高致密氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件的主元素纯度为99.99%~99.999%。优选地，所述的高纯高致密氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件的抗弯强度为400~800MPa。优选地，所述的高纯高致密氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件的介电常数为4~20。优选地，所述的高纯高致密氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件的晶粒尺寸为1~5微米。本专利技术所述的高纯高致密氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件的主元素为氧化锆、氧化钇及氮化硼三种，所述的主元素纯度为三种主元素重量与总重量的重量百分比。为了达到上述使用要求，本专利技术使用的技术方案为高纯高致密氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件的制备方法，所述方法的具体步骤如下。（1）按一定的比例称取纳米级的钇稳定氧化锆粉与氮化硼粉，将两种纳米粉放入球磨罐中，用高能球磨机进行高能球磨处理。（2）在步骤（1）中球磨好的混合粉中放入粘结剂、分散剂与去离子水，继续球磨，获得混合粉体浆料。（3）将步骤（2）中获得混合粉体浆料放入离心喷雾本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高纯高致密氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件及其制备方法，其特征在于具体步骤如下：（1）称取纳米级的钇稳定氧化锆粉与氮化硼粉，将两种纳米粉进行高能球磨处理；（2）在步骤（1）中球磨好的混合粉中放入粘结剂、分散剂与去离子水，继续球磨获得混合粉体浆料；（3）将步骤（2）中获得混合粉体浆料放入离心喷雾造粒机中进行造粒处理；（4）将步骤（3）中获得的造粒粉放入冷等静压胶套中进行冷等静压处理；（5）将步骤（4）中获得冷等静压坯料放入钢包套中，制成热等静压用包套；（6）将步骤（5）中获得的热等静压包套进行脱脂脱气处理；（7）将步骤（6）中获得的脱气后的包套放入热等静压机中进行热等静压烧结处理；（8）将步骤（7）中热等静压烧结完毕的陶瓷锭取出去除包套；（9）测量步骤（8）中氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件的密度、纯度、介电常数、晶粒尺寸、抗弯强度及硬度。

【技术特征摘要】
1.一种高纯高致密氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件及其制备方法，其特征在于具体步骤如下：（1）称取纳米级的钇稳定氧化锆粉与氮化硼粉，将两种纳米粉进行高能球磨处理；（2）在步骤（1）中球磨好的混合粉中放入粘结剂、分散剂与去离子水，继续球磨获得混合粉体浆料；（3）将步骤（2）中获得混合粉体浆料放入离心喷雾造粒机中进行造粒处理；（4）将步骤（3）中获得的造粒粉放入冷等静压胶套中进行冷等静压处理；（5）将步骤（4）中获得冷等静压坯料放入钢包套中，制成热等静压用包套；（6）将步骤（5）中获得的热等静压包套进行脱脂脱气处理；（7）将步骤（6）中获得的脱气后的包套放入热等静压机中进行热等静压烧结处理；（8）将步骤（7）中热等静压烧结完毕的陶瓷锭取出去除包套；（9）测量步骤（8）中氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件的密度、纯度、介电常数、晶粒尺寸、抗弯强度及硬度。2.根据权利要求1所述的高纯高致密氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件及其制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的钇稳定氧化锆粉的重量百分比为10%~100%，余量为氮化硼。3.根据权利要求1所述的高纯高致密氧化锆氮化硼复合陶瓷绝缘件及其制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述的钇稳定氧化锆粉的纯度为99.9~99.999%。4.根据权利要求1所述的高纯高...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：南京云启金锐新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32