一种高强度熔融石英陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高强度熔融石英陶瓷及其制备方法，属于熔融石英陶瓷技术领域；解决了现有石英陶瓷抗弯曲强度低，在使用过程中，容易受到外力而发生断裂的问题。本发明专利技术提供的高强度熔融石英陶瓷以总量含量计，其组分包括石英粉：89～90.5wt％；丙烯酰胺：0.475～0.880wt％；N,N

【技术实现步骤摘要】
一种高强度熔融石英陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术涉及熔融石英陶瓷
，尤其涉及一种高强度熔融石英陶瓷及其制备方法。

技术介绍

[0002]飞行器在飞行中速度非常高，由此带来的气动力、热载荷很严重，天线罩作为飞行器防护部件而存在，需要保护内部天线系统免受热、力等外部环境的影响又要具备优良的透波、承载能力，使天线系统在复杂的战场环境中依然能稳定可靠的工作。
[0003]天线罩材料一般要求具有良好的耐高温、透波、抗热冲击以及力学性能，利用石英陶瓷材料制作的天线罩，具有低的热膨胀系数，良好的抗热冲击性能以及低介电常数和低介电损耗的特点。
[0004]目前国内外均投入较大的力量对熔融石英陶瓷进行研究开发，也得到较大的发展，但其抗弯曲强度普遍都在40～60MPa范围内，力载荷能力弱，受到外力作用下容易开裂、断裂、破裂等损坏，导致产品性能失效；难以突破。随着飞行器速度不断地提高，甚至达到音速的几倍，其面临的气动力、热载荷将更加严峻，因此要求天线罩具有更加强大的载荷能力，以满足飞行器快速发展的需求。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种高强度熔融石英陶瓷及其制备方法，用以解决现有熔融石英陶瓷的抗弯曲强度低的问题。
[0006]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0007]一方面，本专利技术提供了一种高强度熔融石英陶瓷，以总量含量计，其组分包括石英粉：89～90.5wt％；丙烯酰胺：0.475～0.880wt％；N,N
‑<br/>亚甲基双丙烯酰胺：0.0238～0.088wt％；过硫酸铵溶液：0.02～0.04wt％；去离子水：8.624～10.403wt％。
[0008]在一种可能的设计中，石英粉中SiO2的重量含量≥99.9％。
[0009]在一种可能的设计中，石英粉包括石英粉A、石英粉B和石英粉C。
[0010]在一种可能的设计中，石英粉A为粒径D50为5～15μm的熔融石英粉；石英粉B为粒径D50为70～150目的熔融石英粉；石英粉C为粒径D50为50～70目的熔融石英粉。
[0011]在一种可能的设计中，石英粉A:石英粉B:石英粉C的质量比为：35～45％:15～25％:30～50％。
[0012]在一种可能的设计中，丙烯酰胺的质量为去离子水质量的5～8wt％。
[0013]在一种可能的设计中，N,N
‑
亚甲基双丙酰胺：丙烯酰胺的质量比＝1：15～20。
[0014]在一种可能的设计中，过硫酸铵溶液的浓度为10～20wt％。
[0015]在一种可能的设计中，石英粉溶于去离子水后的，形成的料浆中的固相含量大于等于90.2wt％。
[0016]另一方面，本专利技术还提供了一种高强度熔融石英陶瓷的制备方法，用于制备上述
的高强度熔融石英陶瓷，所述制备方法包括以下步骤：S1、球磨制备料浆；S2、料浆处理；S3、注塑成型；S4、高温烧结。
[0017]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0018](1)本专利技术熔融石英陶瓷的抗弯曲强度达到65～80MPa，相较于现有技术，本专利技术的抗弯曲强度提高了33.3％～62.5％。利用本专利技术的高强度熔融石英陶瓷制备的石英陶瓷天线罩具有更高的抗弯曲强度，因此能够承受更大的外部力。
[0019](2)由于本专利技术的石英陶瓷天线抗弯曲强度的提高，即力载荷能力更强，给飞行器发展更高飞行速度提供了更大的空间；另外，随着石英陶瓷天线罩强度的提高，使其受到外力作用下，不容易破碎、更耐用，使用寿命更长，从而降低了天线罩的制造成本。
[0020](3)现有的陶瓷制品介电常数为3.3
±
0.4，本专利技术提供的高强度石英陶瓷的介电常数为3.1
±
0.1；本专利技术的高强度石英陶瓷的介电常数更低，透波率很好；对于天线罩来说介电常数越低其透波性越好，电磁波损耗就越小。
[0021]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可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说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0022]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0023]图1为本专利技术制备的熔融石英陶瓷制品的抗弯曲强度测试结果示意图。
具体实施方式
[0024]下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本专利技术的一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。
[0025]本专利技术提供了一种高强度熔融石英陶瓷，该高强度熔融石英陶瓷的固相含量到达90.2wt％以上。该高强度熔融石英陶瓷的制备原料包括料浆和乳酸；料浆以总量含量计，其组分包括石英粉：89～90.5wt％；丙烯酰胺：0.475～0.880wt％；N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺：0.0238～0.088wt％；过硫酸铵溶液：0.02～0.04wt％；去离子水：8.624～10.403wt％；乳酸用于调节料浆的pH值，使料浆的pH保持在4～5范围内。
[0026]针对料浆组分中的石英粉：石英粉为颗粒状，石英粉为高强度熔融石英陶瓷的主要原料，石英粉中SiO2重量含量≥99.9％。
[0027]将石英粉中SiO2重量含量控制为≥99.9％的目的是为了保证石英粉的纯度，石英粉的纯度越高，杂质含量就越少；石英粉的纯度越低，意味着石英粉中所含的杂质越多，生产出来的熔融石英陶瓷(简称陶瓷制品或制品)质量就不稳定，介电会偏高，透波率差，抗弯强度偏低，因杂质和SiO2热膨胀系数不一样，导致在烧结过程中熔融石英陶瓷制品容易开裂。本专利技术采用纯度≥99.9％的石英粉，以确保制备得到的高强度熔融石英陶瓷的介电常数达到3.1
±
0.1，抗弯强度达到65～80MPa，产品质量稳定。
[0028]需要指出的是，上述石英粉包括石英粉A、石英粉B、石英粉C；其中，石英粉A为粒径
D50为5～15μm的熔融石英粉；石英粉B为：粒径D50为70～150目的熔融石英粉；石英粉C为：粒径D50为50～70目的熔融石英粉。
[0029]通过同时采用石英粉A、石英粉B和石英粉C，能保证制备得到的料浆中的固相含量≥90.2wt％；料浆中固相含量越高，水分的含量就越少，在脱模后和干燥过程中收缩越小，制品不容易开裂，制品的力学性能(包括抗弯曲强度)和电学性能高，并质量稳定。
[0030]需要注意的是，石英粉A:石英粉B:石英粉C的质量比为：35～45％:15～25％:30～50％；将三者的质量比控制在该范围内用于保证制备的料浆的固相含量≥90.2wt％；确保最终的产品的抗弯强度才能达到65～80MPa。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强度熔融石英陶瓷，其特征在于，以总量含量计，其组分包括石英粉：89～90.5wt％；丙烯酰胺：0.475～0.880wt％；N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺：0.0238～0.088wt％；过硫酸铵溶液：0.02～0.04wt％；去离子水：8.624～10.403wt％。2.根据权利要求1所述的高强度熔融石英陶瓷，其特征在于，所述石英粉中SiO2的重量含量≥99.9％。3.根据权利要求2所述的高强度熔融石英陶瓷，其特征在于，所述石英粉包括石英粉A、石英粉B和石英粉C。4.根据权利要求3所述的高强度熔融石英陶瓷，其特征在于，所述石英粉A为粒径D50为5～15μm的熔融石英粉；石英粉B为粒径D50为70～150目的熔融石英粉；石英粉C为粒径D50为50～70目的熔融石英粉。5.根据权利要求4所述的高强度熔融石英陶瓷，其特征在于，所述石...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫正书，钟斌，李宏强，袁林佳，陈芳，
申请(专利权)人：东莞科伏精密制造有限公司，
类型：发明
国别省市：