一种耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料及其制备方法技术

本发明专利技术提出一种耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料及其制备方法。材料为氮化硼基复合陶瓷绝缘材料，材料按质量百分比包括以下组分：氮化硼60～90wt％、二氧化硅10～40wt％；该制备方法包括将质量百分比为60～90wt％氮化硼和10～40wt％二氧化硅的比例混料、烘干、破碎后，进行预压、烧结的步骤。本发明专利技术的耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料及其制备方法，与现有技术相比具有良好的综合性能，使材料在具有良好的电绝缘性的同时，具有高致密度、高强度以及良好的耐高温抗热震性能的优点。的耐高温抗热震性能的优点。的耐高温抗热震性能的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于陶瓷材料领域，特别涉及一种耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]六方氮化硼(h
‑
BN)陶瓷具有高的熔点(3000℃)，密度小(2.2g/cm3)，热导率高(为251.4W.m
‑1.K
‑1)、击穿电压高(约为30KV/mm)、可靠的电绝缘性(常温电阻率可达10
16
～10
18
Ω
·
m)、热膨胀系数小(5～7
×
10
‑6/℃)、可机械加工等优点，是一种重要的航空航天材料，在运载火箭、飞船、导弹等高温环境中得到广泛应用。但是由于六方氮化硼是一种共价键化合物，其在高温下的自扩散系数低，是一种难以烧结的材料。传统的热压纯BN材料的致密度低(<95％)，因而强度很低(<80MPa)，不能满足强度要求。专利200410013684.5介绍的先驱体制备BN/SiO2复合材料方法，涉及工序多，时间长，因此生产效率低，而且制备的BN/SiO2材料抗弯强度也不超过80MPa。有文献资料报道采用B2O3作为添加剂来提高材料的强度，但这样会增加材料的吸潮率。不能满足使用的要求。

技术实现思路

[0003]针对上述问题，本专利技术提出一种耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料，所述材料为氮化硼基复合陶瓷绝缘材料，所述材料按质量百分比包括以下组分：氮化硼60～90wt％、二氧化硅10～40wt％。
[0004]进一步的，所述氮化硼粒度为3～5μm，所述二氧化硅粒度为1～2μm。
[0005]本专利技术还提供一种耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料的制备方法，所述方法包括将质量百分比为60～90wt％氮化硼和10～40wt％二氧化硅的比例混料、烘干、破碎后，进行预压、烧结的步骤。
[0006]进一步的，所述方法具体包括以下步骤：
[0007]步骤a：混料、烘干、破碎
[0008]将粒度为3～5μm的所述氮化硼和粒度为1～2μm的所述二氧化硅按比例混合，加入酒精混料8～14小时后烘干，烘干后将粉末碾碎到目视无明显结团颗粒存在；
[0009]步骤b：预压
[0010]将混合好碾碎后的原料装入模具中，进行预压，形成实体，压力为100～150MPa，保压时间8～12秒；
[0011]步骤c：烧结
[0012]将所述实体从室温到1000～1200℃之间真空升温，温度达到1200℃充保护气氛并加压保温，压力为5～20MPa，断电卸压后随炉冷却至室温得到复合陶瓷绝缘材料。
[0013]进一步的，步骤a中，所述酒精浓度为20～30wt％，所述烘干温度为80～100℃，时间为2～5小时。
[0014]进一步的，步骤c中，保温温度为1600～1800℃，保温保压时间为60～100分钟。
[0015]进一步的，所述制备方法不使用任何粘接剂。
[0016]进一步的，所述烧结过程中，保护气氛为氮气、氩气中的任一种。
[0017]本专利技术的耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料及其制备方法，与现有技术相比具有良好的综合性能，使材料在具有良好的电绝缘性的同时，具有高致密度、高强度以及良好的耐高温抗热震性能的优点。
[0018]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1示出了本专利技术实施例中的复合陶瓷绝缘材料烧结态SEM结构示意图。
具体实施方式
[0021]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0022]本专利技术的目的在于提供一种综合性能好，使材料在具有良好的电绝缘性的同时，具有高致密度、高强度以及良好的抗烧蚀性能和抗热震性能的耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料及其制备方法。
[0023]本专利技术材料的工作原理：
[0024]氮化硼(BN)作为材料的基体，具有熔点高、密度低、热膨胀系数小、抗热震性能好、高温化学稳定性好、电绝缘性好等优点，为材料提供了良好的电绝缘性能和耐高温、抗热震性能。二氧化硅(SiO2)作为添加剂，可显著提高材料的致密度和强度，通过控制其含量，使材料达到抗热震性和强度的最优状态，同时保持材料良好的电绝缘性能
[0025]本专利技术涉及的耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料成分：BN60～90wt％；SiO210～40wt％。纯氮化硼在高温下的自扩散系数低，是一种难以烧结的材料，制得材料的致密度低(<95％)，因而强度很低(<80MPa)，添加一定量的二氧化硅可以提高材料的致密度，从而提高材料的强度。但由于二氧化硅的熔点仅为1723℃，含量过高，会降低材料的耐高温性能。因此经过实验验证说明，本专利技术将氮化硼的含量设置为60～90wt％，将二氧化硅的含量设置为10～40wt％。
[0026]将氮化硼和二氧化硅陶瓷粉末以一定的比例混料、烘干、破碎后，装入模具，进行预压，然后热压烧结。包括如下具体步骤：
[0027]步骤a：混料、烘干、破碎
[0028]将粒度为3～5μm的氮化硼和粒度为1～2μm的二氧化硅按照质量百分含量为BN：60
～90wt％；SiO2：10～40wt％的比例混合，加入酒精(20～30wt％)，混料时间为8～14小时；然后进行烘干，烘干温度为80～100℃，时间为2～5小时，烘干后将粉末碾碎到目视无明显结团颗粒存在即可；
[0029]氮化硼和二氧化硅陶瓷粉末具有一定的吸潮性，因此，在使用前要进行烘干，烘干温度低，则需要的时间更长一些，但烘干的温度过低，不能保证达到干燥效果。温度一般不超过100℃(水的沸点)。
[0030]具体的，氮化硼和二氧化硅两种成分粒度的大小没有特殊的要求，这是比较常见的粒度，也是比较理想的粒度，粒度越大，同样的烧结温度和压力所制得的材料的致密度越低，性能越差。粒度过小，制备成本将显著增加。
[0031]步骤b：预压
[0032]将混合好碾碎后的原料装入模具中，进行预压。采用模压成型，压力100～150MPa，保压8～12秒；
[0033]具体的，预压过程中的压力采用模本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料，其特征在于，所述材料为氮化硼基复合陶瓷绝缘材料，所述材料按质量百分比包括以下组分：氮化硼60～90wt％、二氧化硅10～40wt％。2.根据权利要求1所述的耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料，其特征在于，所述氮化硼粒度为3～5μm，所述二氧化硅粒度为1～2μm。3.一种耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料制备方法，其特征在于，所述方法包括将质量百分比为60～90wt％氮化硼和10～40wt％二氧化硅的比例混料、烘干、破碎后，进行预压、烧结的步骤。4.根据权利要求3所述的耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料制备方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：步骤a：混料、烘干、破碎将粒度为3～5μm的所述氮化硼和粒度为1～2μm的所述二氧化硅按比例混合，加入酒精混料8～14小时后烘干，烘干后将粉末碾碎到目视无明显结团颗粒存在；步骤b：预压将混合好碾碎后的原料装入模具中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张保红，熊宁，林冰涛，姚惠龙，
申请(专利权)人：安泰天龙北京钨钼科技有限公司安泰天龙钨钼科技有限公司，
类型：发明
国别省市：