一种氮化铝陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氮化铝陶瓷及其制备方法，涉及陶瓷制备技术领域。本发明专利技术氮化铝陶瓷的制备方法，包括如下步骤：S1：氮化铝粉末、改性剂和无水乙醇球磨、无水乙醇洗涤、干燥，得到改性AIN；S2：将交联剂组分、去离子水混合，继续加入分散剂和改性氮化铝粉末、四甲基氢氧化铵，球磨、调节浆料pH值，得到浆料；S3：将浆料、引发剂混合后真空脱泡、浇注、固化成型、脱模、干燥、排胶、烧结，得到氮化铝陶瓷。本申请制备的改性氮化铝抗水解性能优良，利用该改性氮化铝粉末制备的氮化铝陶瓷具有优良的力学性能。铝粉末制备的氮化铝陶瓷具有优良的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化铝陶瓷及其制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷制备
，具体涉及一种氮化铝陶瓷及其制备方法。

技术介绍

[0002]氮化铝是一种具有六方纤锌矿结构的共价晶体，具有高的室温强度和优良的高温力学性能及抗熔融金属侵蚀性能，还有高的导热性和低的热膨胀系数，使氮化铝陶瓷可以作为优良的高温结构材料，因此被广泛应用于航空、航天、机械制造等领域。但是，氮化铝陶瓷在制备过程中存在可靠性差、加工困难、成本高等问题，并且氮化铝粉末在运输和存放过程中极易水解，不仅增加了使用成本，并且大大降低了氮化铝陶瓷的性能，制约了氮化铝陶瓷的实际应用。
[0003]目前，制备氮化铝陶瓷的主要方法有：干压成型、热压成型和流延成型，但是随着氮化铝陶瓷应用范围越来越广，工业技术的高速发展，传统的成型方法已难以满足人们对陶瓷材料在性能和形状方面的要求。注凝成型是一种新颖的胶态成型技术，注凝成型技术将传统的陶瓷工艺和有机聚合化学结合，将高分子单体聚合的方法灵活地应用到陶瓷成型工艺中。注凝成型技术将传统的陶瓷工艺和有机聚合化学结合,将高分子单体聚合的方法灵活地引到陶瓷成型工艺中。该工艺的基本原理是在粘度低、固相含量高的料浆中加入有机单体,在催化剂和引发剂的作用下,使料浆中的有机单体交联聚合形成三维网状结构,使料浆原位固化成型,然后再进行脱模、干燥、去除有机物、烧结,即可得到所需的陶瓷零件。注凝成型具有适用范围广、可制备复杂形状的部件、生坯强度高、可进行机械深加工、有机物含量低、无排胶困难、成型坯体结构均匀、生产成本低、可实现成型过程的连续化和机械化进行等优点,具有广阔的应用前景。将氮化铝陶瓷与注凝成型技术相结合，从而提高氮化铝陶瓷的性能。但是氮化铝粉末极易水解，一方面在运输和存储上存在难度，而且氮化铝粉末水解性阻碍了氮化铝陶瓷水基成型工艺的发展，而传统的非水基成型成本较高，成型后坯体均匀性差，且存在污染环境的问题，因此，氮化铝粉体的水解性成为氮化铝陶瓷制备的一大阻碍。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种氮化铝陶瓷及其制备方法，解决以下技术问题：
[0005]现有的氮化铝粉末在存放过程中易水解。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种氮化铝陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1：制备改性氮化铝粉末：氮化铝粉末、改性剂和无水乙醇球磨，无水乙醇洗涤、干燥，得到改性AI N；
[0009]S2：制备浆料：将交联剂组分、去离子水混合，继续加入分散剂和改性氮化铝粉末、四甲基氢氧化铵，球磨、调节浆料pH值，得到浆料；
[0010]S3：将浆料、过硫酸铵混合后真空脱泡、浇注、固化成型、脱模、干燥、排胶、烧结，得
到氮化铝陶瓷。
[0011]作为本专利技术的进一步方案：所述改性剂为质量比为1
‑
2:0.1
‑
0.5的H3PO4、A I(H2PO4)混合制得。
[0012]作为本专利技术的进一步方案：氮化铝粉末、改性剂、无水乙醇的添加比为20：1.1
‑
2.5：10
‑
50。
[0013]作为本专利技术的进一步方案：所述交联组分为质量比为1：1
‑
1.1的N，N
‑
二甲基丙烯酰胺、N，N
‑
亚甲基双丙烯酰胺混合制得。
[0014]作为本专利技术的进一步方案：所述改性氮化铝粉末、交联组分、去离子水的质量比为100:4
‑
6:40
‑
60。
[0015]作为本专利技术的进一步方案：所述分散剂为柠檬酸三胺。
[0016]作为本专利技术的进一步方案：改性氮化铝粉末、分散剂、四甲基氢氧化铵的质量比为100:0.5
‑
0.9:0.1
‑
2。
[0017]作为本专利技术的进一步方案：S3调节浆料pH值具体步骤为：调节浆料pH至6.5
‑
7。
[0018]作为本专利技术的进一步方案：所述浆料：过硫酸铵的质量比为100:0.5
‑
1.5。
[0019]一种氮化铝陶瓷,由上述任意一项所述的制备方法制成。
[0020]本专利技术的有益效果：
[0021](1)本申请利用改性剂结合机械球磨，提高氮化铝粉末的抗水解能力，满足水基注凝成型的要求。氮化铝粉末表面羟基与含氧酸中羧基发生类似酯化反应，从而在氮化铝粉末表面形成酯保护膜，阻止其水解，机械化学表面改性过程中的摩擦，剪切和冲击力，提高氮化铝粉末表面的激活程度，促进氢氧化铝和强酸反应，提高改性效率；磷酸盐包裹在氮化铝粉末表面，氮化铝与H2PO4‑
通过A l
‑
O
‑
P键连接，形成稳定致密的保护层，阻止氮化铝粉末与水接触，提高其抗水解能力，由于磷酸盐与水具有较好的润湿性，改性氮化铝粉末在水中具有较好的分散性，有利于水基湿法成型
[0022](2)本申请通过改性氮化铝粉末提高抗水解能力，随后加入表面活性剂，对氮化铝粉末进一步改性，抑制氮化铝粉末在球磨中的水解，分散剂在颗粒表面上的吸附极大增强了颗粒间的排斥作用能，本申请还选用N，N
‑
二甲基丙烯酰胺、N，N
‑
亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，分散剂对改性氮化铝粉末进行分散，制备高固含量、低粘度的水基注凝成型氮化铝浆料。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]实施例1
[0025]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0026]一种氮化铝陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
[0027]S1：将质量比为20g H3PO4、5g AI(H2PO4)混合制得改性剂；
[0028]S2：制备改性氮化铝粉末：100g氮化铝粉末、5.5g改性剂和50g无水乙醇球磨，无水
乙醇洗涤、干燥，得到改性AI N；
[0029]S3：将质量比为5g N，N
‑
二甲基丙烯酰胺、5g N，N
‑
亚甲基双丙烯酰胺混合制得交联组分；
[0030]S4：制备浆料：将4g交联剂组分、40mL去离子水混合，继续加入0.5g柠檬酸三胺和100g改性氮化铝粉末、0.1g四甲基氢氧化铵，球磨、调节浆料pH至6.5，得到浆料；
[0031]S5：将100g浆料、0.5g引发剂混合后真空脱泡、浇注、固化成型、脱模、干燥、排胶、烧结，得到氮化铝陶瓷。
[0032]实施例2
[0033]一种氮化铝陶瓷的制备方法，包括如下步骤：
[0034]S1：将质量比为20g H3PO4、5g AI(H2PO4)混合制得改性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化铝陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：制备改性氮化铝粉末：氮化铝粉末、改性剂和无水乙醇球磨，无水乙醇洗涤、干燥，得到改性AIN；S2：制备浆料：将交联剂组分、去离子水混合，继续加入分散剂和改性氮化铝粉末、四甲基氢氧化铵，球磨、调节浆料pH值，得到浆料；S3：将浆料、过硫酸铵混合后真空脱泡、浇注、固化成型、脱模、干燥、排胶、烧结，得到氮化铝陶瓷。2.根据权利要求1所述的一种氮化铝陶瓷的制备方法,其特征在于，所述改性剂为质量比为1
‑
2:0.1
‑
0.5的H3PO4、AI(H2PO4)混合制得。3.根据权利要求1所述的一种氮化铝陶瓷的制备方法,其特征在于，氮化铝粉末、改性剂、无水乙醇的添加比为20：1.1
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2.5：10
‑
50。4.根据权利要求1所述的一种氮化铝陶瓷的制备方法,其特征在于，所述交联组分为质量比为1：1
‑
1.1的N，N
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二甲基丙烯酰胺、N，N...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘秋生，肖亮，叶许，李微，程文琴，刘彬，黄知未，
申请(专利权)人：湖南湘瓷科艺有限公司，
类型：发明
国别省市：