高性能电磁屏蔽NdB制造技术

本发明专利技术涉及电磁屏蔽陶瓷技术领域，具体涉及一种高性能电磁屏蔽NdB

【技术实现步骤摘要】
高性能电磁屏蔽NdB6/SiO2复相陶瓷材料及其制备方法
本专利技术涉及电磁屏蔽陶瓷
，具体涉及一种高性能电磁屏蔽NdB6/SiO2复相陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
随着电子通讯和远程控制设备在民用和军事领域的广泛应用，日益加剧电磁干扰不仅对人类的生存环境和人体健康产生影响，还可能影响电磁信号的传输及电子设备的正常工作。为了解决这个问题，必须采用电磁屏蔽材料通过有效吸收/或反射对电磁辐射进行屏蔽，防止电磁的泄露和干扰。传统的电磁屏蔽材料主要是金属材料，由于它们同时具有高磁导率和高介电常数，从而具有优异的电磁屏蔽效能。然而，由于金属材料比重大、耐磨性差和耐腐蚀性差等缺点，限制了它们在电磁屏蔽领域中的广泛应用。此外，金属材料的电磁屏蔽主要是靠反射机制实现的，存在电磁波二次污染的可能性。因此，需要专利技术不仅具有高电导率实现反射屏蔽还能够通过吸收电磁波实现屏蔽的新型材料，同时要求这类新型材料具有低密度、良好的力学、热学性能和抗腐蚀性能。为了获得性能良好的电磁屏蔽效果，目前已开发了各种电磁屏蔽材料。文献1(ColloidsSurf.A.571(2019)110–124)报道了Ni基电磁屏蔽涂层材料的制备及性能，文献2(Carbon45(2007)821–827)报道了碳基复合材料的电磁屏蔽性能，文献3(Adv.Mater.26(2014)5480–5487)报道了纳米碳管增强树脂电磁屏蔽材料的制备和性能，文献4(Compos.Sci.Technol.159(2018)240–250)报道了用铁氧体基电磁屏蔽材料的制备和性能，文献5(ACSNano14(2020)5008–5016)报道了用二维迈克烯(MXene)作为电磁屏蔽材料的制备方法，文献6(J.Electron.Mater.25(1996)930–934)报道了用金属镍丝增强树脂复合材料作为电磁屏蔽材料的制备方法和性能。然而，上述材料存在高温或腐蚀环境中稳定性差，加工制备工艺复杂，原料成本高等缺点，因此，需要设计和寻找新的低密度、耐高温、抗氧化、耐腐蚀、导电、导热的新型电磁屏蔽材料。六硼化钕(NdB6)陶瓷具有高熔点、低密度、抗氧化、耐腐蚀、导电、导热和反铁磁性等优异的综合性能，是非常具有潜力的电磁屏蔽材料。文献7(HandbookofAdvancedCeramicsandComposites,Springer,Cham,2019,pp.1-36)报道指出，由于六硼化钕(NdB6)的自扩散系数低，需要采用高温、高压的方法制备六硼化铌(NdB6)陶瓷。纯的六硼化钕(NdB6)陶瓷需要用高温热压烧结或放电等离子烧结等方法制备，制备温度高、成本高，并且电磁屏蔽性能不理想。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种高性能电磁屏蔽NdB6/SiO2复相陶瓷材料，既具有低密度、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、导电、导热等综合性能，又具有优异的电磁屏蔽性能，应用范围广；本专利技术还提供其制备方法，其原料成本低、工艺过程简单、设备要求低，适合大规模生产。本专利技术所述的高性能电磁屏蔽NdB6/SiO2复相陶瓷材料的制备方法，先以三氧化二钕(Nd2O3)和碳化硼(B4C)为原料，通过高温硼碳热还原反应合成六硼化铌(NdB6)粉末，再以六硼化钕(NdB6)粉末和二氧化硅(SiO2)为原料，经过混合、干燥，经高温热压烧结，制得高性能电磁屏蔽NdB6/SiO2复相陶瓷材料。具体地，所述的高性能电磁屏蔽NdB6/SiO2复相陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：(1)合成六硼化钕(NdB6)粉体：将三氧化二钕(Nb2O3)和碳化硼(B4C)采用湿法混合后，进行真空干燥，然后通过高温硼碳热还原反应，合成六硼化钕(NdB6)粉体；(2)制备NdB6/SiO2复相陶瓷：将六硼化钕(NdB6)和二氧化硅(SiO2)粉末采用湿法混合后，进行真空干燥，然后经高温热压烧结，制得高性能电磁屏蔽NdB6/SiO2复相陶瓷材料。步骤(1)中，三氧化二钕(Nb2O3)和碳化硼(B4C)的摩尔比为Nb2O5:B4C＝1:3.1-3.4。其中，三氧化二钕(Nd2O3)的纯度≥99.9wt％，粒度为1-5μm；碳化硼(B4C)的纯度≥98wt％，粒度为50-70μm。步骤(1)中，湿法混合条件为：以玛瑙球和无水乙醇为混合介质，转速为80-150r/min，混合时间为8-24h。步骤(1)中，真空干燥温度为25-50℃，干燥时间为8-48h。步骤(1)中，高温硼碳热还原反应的气氛为真空，真空度为0.001-1Pa，反应温度为1400-1700℃，升温速率为10-20℃/min，反应时间为1-4h。在低真空度下，可降低反应温度。步骤(2)中，以重量比计，NdB6/SiO2复相陶瓷的成分组成为NdB6:SiO2＝85-98:15-2。增加SiO2含量有利于降低烧结温度和保温时间，但同时会降低电导率，影响电磁屏蔽性能。步骤(2)中，湿法混合条件为：以玛瑙球和无水乙醇为混合介质，转速为80-150r/min，混合时间为8-24h。步骤(2)中，真空干燥温度为25-50℃，干燥时间为8-48h。步骤(2)中，高温热压烧结的条件为：烧结温度1400-1650℃，压力20-30MPa，保温时间0.5-2h。本专利技术所述的高性能电磁屏蔽NdB6/SiO2复相陶瓷材料，采用上述的制备方法制备得到。本专利技术制备的高性能电磁屏蔽NdB6/SiO2复相陶瓷材料，既具有低密度、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、导电、导热等综合性能又具有优异的电磁屏蔽性能，应用范围广，可以作为电磁屏蔽材料在5G手机、高性能计算机、高温微波通讯设备、银行密室、航空、航天、核工业、医疗设备的控制等领域应用。本专利技术采用原位高温硼碳热还原反应制备六硼化铌(NdB6)粉体，当三氧化二钕(Nd2O3)和碳化硼(B4C)的摩尔比为Nd2O3∶B4C＝1∶3.1-3.4混合时，加热过程中硼碳热还原反应如方程式(1)所示：Nd2O3+3B4C＝2NdB6+3CO(1)反应自由能随温度和一氧化碳(CO)分压的变化如图1所示，从图1可以看出，随着一氧化碳(CO)分压的降低，反应温度逐渐降低，因此，在低真空即低一氧化碳(CO)分压下可以用较低的温度合成六硼化钕(NdB6)粉体。Nd2O3和B4C混合无加热反应过程中样品的重量变化、重量变化率如图2所示，从图2可以看出，在600℃之前有两个失重峰，温度分别是270℃和386℃，对应的是Nd2O3的水化产物Nd(OH)3逐步分解成NdOOH和Nd2O3。高温区分别在1304℃和1365℃有两个吸热峰，对应的是硼碳热还原反应的中间产物Nd2CO5和NdBO3的还原：Nd2CO5(s)＝Nd2O3(s)+CO2(g)(2)4NdBO3+5B4C+7C＝4NdB6+12CO(g)(3)上述反应(2)和反应(3)的失重分别是11.6％和28.7％，所以1365℃的失重率明显的比1304℃大。基于图2的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能电磁屏蔽NdB

【技术特征摘要】
1.一种高性能电磁屏蔽NdB6/SiO2复相陶瓷材料的制备方法，其特征在于：先以三氧化二钕和碳化硼为原料，通过高温硼碳热还原反应合成六硼化铌粉末，再以六硼化钕粉末和二氧化硅为原料，经过混合、干燥，经高温热压烧结，制得高性能电磁屏蔽NdB6/SiO2复相陶瓷材料。


2.根据权利要求1所述的高性能电磁屏蔽NdB6/SiO2复相陶瓷材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)合成六硼化钕粉体：将三氧化二钕和碳化硼采用湿法混合后，进行真空干燥，然后通过高温硼碳热还原反应，合成六硼化钕粉体；
(2)制备NdB6/SiO2复相陶瓷：将六硼化钕和二氧化硅粉末采用湿法混合后，进行真空干燥，然后经高温热压烧结，制得高性能电磁屏蔽NdB6/SiO2复相陶瓷材料。


3.根据权利要求2所述的高性能电磁屏蔽NdB6/SiO2复相陶瓷材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，三氧化二钕和碳化硼的摩尔比为Nb2O5:B4C＝1:3.1-3.4。


4.根据权利要求2所述的高性能电磁屏蔽NdB6/SiO2复相陶瓷材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，三氧化二钕的纯度≥99.9wt％，粒度为1-5μm；碳化硼的纯度≥98wt％，粒度为50-70μm。


5.根据权利要求2所述的高性能电磁屏蔽NdB6/SiO2复相陶瓷材料的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴事江，林杨，杨盼盼，赵金明，张合军，李拯，杨焕顺，
申请(专利权)人：山东合创明业精细陶瓷有限公司，淄博星澳新材料研究院有限公司，山东亿莱盛新材料科技有限公司，淄博启明星新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37