本发明专利技术提出了一种氮化硼球形粉体及其制备方法、生产设备，将片状氮化硼粉体通入到高温等离子体中，在高温下氮化硼的粉体熔融形成液滴，碰撞团聚后成为颗粒，经冷却形成氮化硼球形粉体。本发明专利技术氮化硼球形粉体由细小的六方体片状氮化硼构成，经过高温致密度增加，细小的氮化硼片状体紧密联通，从而保证了各个方向的导热通路均为片状结构。球形粉微观上为六方二维结构，宏观上又显示出三维导热通路结构，从而增加了氮化硼球形粉填充率。本发明专利技术提供了一种氮化硼球形粉体的制备方法，将片状氮化硼粉体通入到高温等离子体中，将片状的六方氮化硼熔融形成球形，一方面致密化了氮化硼粉体，另一方面多种片状结构夹杂在一起，构成了多个方向的导热通路，而不需要添加其他导热填料。而不需要添加其他导热填料。而不需要添加其他导热填料。
【技术实现步骤摘要】
一种氮化硼球形粉体及其制备工艺、生产设备
[0001]本专利技术涉及一种导热填料，具体涉及一种氮化硼球形粉体及其制备工艺、生产设备。
技术介绍
[0002]随着电子信息技术的迅猛发展，电子设备向小型化、多功能化和高度集成化飞速发展，使得电子元器件体积不断缩小，工作频率急剧增加，设备在运行时产生的热量也越来越大，散热不及时必将影响设备的性能和可靠性。传统以氧化铝为导热填料的热界面材料已经不能满足日益增加的散热需求，新型导热填料中，氮化硼具有360W/（m
·
K）的高热导率且绝缘性能良好，但其表面化学惰性通常需要很高的负载量才能建立有效的导热网络。
[0003]导热网络的构建主要取决于导热填料种类、添加量、结构形态（零维／一维／二维／三维网络结构）、粒径大小、粒度级配、结构取向以及填料在聚合物中的分散状态和界面相互作用（表面改性及化学修饰）等因素。球粒状填料的搭接主要靠提高填料比例，使其互相搭接；而片状填料由于拥有较高的径厚比，有效搭接面积较大，有利于热量的传导；纤维状／管状填料由于具有极高的长径比，使其更容易搭接，从而实现导热作用。因此，为构建三维导热体系，往往需要采用不同结构形态的填料复配使用。
[0004]氮化硼具有优异的绝缘导热综合性能，其不同结构形态的纳米材料（如氮化硼纳米颗粒（BNNPs）、氮化硼纳米管（BNNTs）、氮化硼纳米纤维（BN
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NFs)、氮化硼纳米片（BNNSs）是导热填料的首选。氮化硼聚合物基复合材料的热量主要依靠声子传播，其热导率主要取决于内部声子的传播状态，而影响声子传播状态的因素主要有h
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BN结构形态、缺陷密度、导热通路及界面热阻。因此，制备高质量无缺陷的BNNS、构建有效的导热通路（如填料杂化和构筑3D结构）和降低界面热阻（如表面修饰，包括共价修饰和非共价修饰等）是提高聚合物基复合材料导热性能的重要途径及方法。
[0005]同时，六方氮化硼通常为片状结构，在二维方向上具有高热导率，但是在层和层之间没有导热通路，导致了导热具有方向性。为了确保各向导热性能，往往需要在复合物中杂化导热填料，在层与层之间添加其他结构的导热填料。但是也导致了其他问题，如增加了接触热阻，降低了氮化硼的填充率。
技术实现思路
[0006]专利技术目的：提供了一种高致密度、高导热性以及各向同性的氮化硼球形粉体及其制备工艺、生产设备。
[0007]技术方案：该氮化硼球形粉体是由六方氮化硼片状粉体经熔融、碰撞团聚并冷却而成的、且致密度达到2.2g/m3以上的氮化硼球形粉体。
[0008]进一步，所述氮化硼球形粉体的粒径范围为1
‑
200μm。
[0009]一种氮化硼球形粉体的制备方法，将片状氮化硼粉体通入到高温等离子体中，在高温下氮化硼的粉体熔融形成液滴，碰撞团聚后成为颗粒，经冷却形成氮化硼球形粉体。
[0010]进一步，所述片状氮化硼粉体的尺寸范围为5
‑
200μm。
[0011]更进一步，通过热压烧结或者放电等离子烧结将普通氮化硼粉体制成氮化硼陶瓷，并将其破碎成1
‑
200μm的片状不规则颗粒，最终筛选出5
‑
200μm的片状氮化硼粉体。
[0012]进一步，所述高温等离子体的最高温度为8000
‑
10000K。
[0013]更进一步，所述高温等离子体是通过高频感应电源产生500kHz
‑
20MHz的高频电流，击穿电离气体产生了欧姆热。
[0014]一种氮化硼球形粉体的生产设备，包括：原料粉仓，用于承装片状氮化硼粉体；等离子体发生装置，连接所述原料粉仓，片状氮化硼粉体从原料粉仓通入等离子体发生装置后，熔融形成液滴，液滴碰撞团聚成颗粒；冷却室，连接所述等离子体发生装置，氮化硼熔融颗粒在所述冷却室中冷却为氮化硼球形粉体。
[0015]进一步，所述等离子体发生装置包括陶瓷管、围绕在陶瓷管外的感应线圈以及连接感应线圈的高频电源。
[0016]进一步，所述冷却室采用氩气进行冷却。
[0017]有益效果：1、本专利技术氮化硼球形粉体由细小的六方体片状氮化硼夹杂而成，经过高温致密度增加，细小的氮化硼片状体能够紧密联通。本专利技术氮化硼球形粉体在微观上为六方二维结构，但宏观上又显示出三维导热通路结构，从而增加了氮化硼球形粉填充率。
[0018]2、本专利技术提供了一种氮化硼球形粉体的制备方法，将片状氮化硼粉体通入到高温等离子体中，将片状的六方氮化硼熔融形成球形，一方面致密化了氮化硼粉体，另一方面多种片状结构夹杂在一起，构成了多个方向的导热通路，从而可以不需要添加其他导热填料，使得本专利技术的氮化硼球形粉体导热性能远高于现有技术氮化硼导热材料。
[0019]3、本专利技术提供了一种球形氮化硼粉体的生产设备，将片状氮化硼的粉体通入到高温等离子体中，经过高温后，氮化硼的粉体会熔融形成液滴，其六方晶体结构会打碎成多个六方晶体结构的小块，再重新团聚一起，最终经过冷却设备形成各向同性的球形粉体，既保证了六方晶体结构，又能够产生各向导热通路。
附图说明
[0020]图1为本专利技术氮化硼球形粉体的生产设备结构示意图；图2为等离子设备的结构示意图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的描述。
[0022]本专利技术一种氮化硼球形粉体，是由六方氮化硼聚合而成的致密度2.2g/m3以上、粒径1
‑
200μm的氮化硼球形粉体，具有各向同性的导热通路。
[0023]如图1所示，生产上述球形氮化硼粉体的设备包括感应线圈1、送枪粉2、粉料仓3、高频电源4、冷却室5、粗粉收集罐6、除尘器7、细粉收集罐8、液环泵9。
[0024]粉料仓3为漏斗状，底部通过送粉枪2通入竖直设置的陶瓷管10中。如图2所示，陶
瓷管2的外周由感应线圈1围绕，感应线圈1的两端连接高频电源。陶瓷管10的底端连接冷却室5，冷却室5的底部设有粗粉收集罐6。冷却室5的腔体还连接至一个除尘器7，除尘器7的底部设置细粉收集罐8。除尘器7的顶部接有液环泵9，将除尘器7中的粉尘抽至大气中。
[0025]上述球形氮化硼粉体的制备方法如下：1、将普通氮化硼粉体通过热压烧结或者放电等离子烧结的方法制成致密度较高的氮化硼陶瓷，通过球磨机将其破碎，形成1
‑
200μm的片状不规则颗粒，此时氮化硼具备1.6g/cm3‑
1.8g/cm3的致密度。
[0026]2、将粉体筛分分级，选取需要的粒径分布的粉体，本例中取10
‑
30μm粒径的氮化硼颗粒A，将其置入粉料仓3中。
[0027]3、通过高频感应电源产生3.5MHz的高频电流（阳压可达5000
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10000伏特），击穿通过感应线圈1内部陶瓷管10内的电离气体（本例中为氩气），产生欧姆热，陶瓷管10内部生成最高温度可达8000
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种氮化硼球形粉体，其特征在于：该氮化硼球形粉体是由六方氮化硼片状粉体经熔融、碰撞团聚并冷却而成的、且致密度达到2.2g/m3以上的氮化硼球形粉体。2.根据权利要求1所述的氮化硼球形粉体，其特征在于：所述氮化硼球形粉体的粒径范围为1
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200μm。3.一种氮化硼球形粉体的制备方法，其特征在于：将片状氮化硼粉体通入到高温等离子体中，在高温下片状氮化硼粉体熔融形成液滴，碰撞团聚后成为颗粒，经冷却形成氮化硼球形粉体。4.根据权利要求3所述的氮化硼球形粉体的制备方法，其特征在于：所述片状氮化硼粉体的尺寸范围为5
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200μm。5.根据权利要求4所述的氮化硼球形粉体的制备方法，其特征在于：通过热压烧结或者放电等离子烧结将普通氮化硼粉体制成氮化硼陶瓷，并将其破碎成1
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200μm的片状不规则颗粒，最终筛选出5
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200μm的片状氮化硼粉体。6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：李永胜，
申请(专利权)人：苏州彗科新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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