【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工程陶瓷材料，更具体的说是涉及一种氮化硼绝缘陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
1、氮化硼绝缘陶瓷材料，作为一种具有高硬度、高热稳定性、优异的电绝缘性能和优异的化学稳定性等独特物理性质的先进陶瓷材料，被广泛应用于航空航天(如火箭发动机的喷嘴、燃烧室和涡轮等)、汽车制造(如气缸套、喷油嘴等)、电子信息技术(如高精度电路、电阻器、电容器和半导体器件)、机械制造(如阀门、密封件和管道等)以及医疗(如人工关节、牙科种植物和其他医疗器械)等多个领域。
2、但是，目前市面上的氮化硼绝缘陶瓷材料也存在一些缺点和面临的困境，主要包括以下几个方面：
3、1.高成本：氮化硼绝缘陶瓷材料的制造成本较高，这主要是由于其原材料稀缺以及加工过程复杂所致。高昂的成本限制了氮化硼绝缘陶瓷材料在部分成本敏感型应用中的推广。
4、2.可塑性差：相对于金属材料而言，氮化硼绝缘陶瓷材料的可塑性较差。这限制了在一些需要复杂形状和细节加工的应用中的使用。
5、3.脆性：氮化硼绝缘陶瓷材料是一种脆性材料，容易发生断裂。在设计和使用时需要避免过大的应力集中或不适当的载荷情况，以防止材料损坏。
6、4.高温下的性能变化：当温度升高时，氮化硼绝缘陶瓷材料的性能可能会因为微小的晶体变化而受到影响，这种变化有可能导致材料性能下降甚至失效。此外，氮化硼在高温下还可能发生氧化反应，进一步影响其性能。
7、5.对纯度的要求：氮化硼绝缘陶瓷材料的生产过程复杂，对纯度要求极高。即使是微量的杂质也可能会对氮化硼的
8、因此，如何开发一种性能优异、制作简单且成本较低的氮化硼绝缘陶瓷材料是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种氮化硼绝缘陶瓷材料及其制备方法，以解决现有技术中的不足。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种氮化硼绝缘陶瓷材料，包括以下重量份的原料：氮化硼60-80份、氮化铝40-60份、氧化锆20-30份、碳化硅10-20份、纳米氧化钇4-6份和钴1-2份。
4、优选为：氮化硼60份、氮化铝40份、氧化锆30份、碳化硅20份、纳米氧化钇4份和钴1份。
5、优选为：氮化硼70份、氮化铝50份、氧化锆25份、碳化硅15份、纳米氧化钇5份和钴1份。
6、优选为：氮化硼80份、氮化铝60份、氧化锆20份、碳化硅10份、纳米氧化钇6份和钴2份。
7、进一步，上述纳米氧化钇的粒度为30-50nm。
8、采用上述进一步的有益效果在于，传统方法中加入氧化钇等稀土氧化物，由于粒度较大，与氮化硼材料之间化合困难，难以起到明显的性能提升。而本专利技术采用纳米级别的氧化钇，由于具有纳米尺度，与氮化硼材料之间化合更容易，能够很好的起到提高强度和密度的作用。而且本专利技术纳米氧化钇的含量适中，过少则起不到强韧的效果，而添加量过多又会造成耐温性降低而影响最终的使用。
9、此外，氧化锆具有高强度、高韧性和优异的抗裂纹扩展能力，碳化硅具有高硬度和优异耐磨性，同时加入氧化锆和碳化硅能够增强结构稳定性，提高耐温性能，改善热膨胀性能，提高硬度和耐磨性，以及改善机械性能。
10、金属钴具有良好的热导率，可以显著提高氮化硼绝缘陶瓷材料的抗热冲击性能，从而使氮化硼绝缘陶瓷材料具有较高的机械强度，极大地提高了其运行稳定性和可靠性。同时，由于金属钴的用量较少，且被包覆在氮化硼中，可以避免金属钴对氮化硼绝缘陶瓷材料的绝缘性能影响。
11、一种氮化硼绝缘陶瓷材料的制备方法，具体包括以下步骤：
12、(1)按上述氮化硼绝缘陶瓷材料的重量份数称取各原料，混合均匀，得到混合料；
13、(2)先将混合料放入湿法球磨机中，加入无水乙醇进行湿法球磨，得到浆料；
14、(3)将浆料放入烘箱中进行干燥，得到粉料；
15、(4)先将粉料依次进行低压冷压和破碎得到粒料，然后将粒料装入橡胶模具中，通过冷等静压机进行高压冷压成型，得到坯体；
16、(5)将坯体加入烧结炉中进行热压烧结，冷却，即得氮化硼绝缘陶瓷材料。
17、本专利技术中，首先，将混合料与适量的无水乙醇混合，在球磨机中进行细磨，以获得均匀、细化的陶瓷浆料。这一步是为了使原料粉末细化并混合均匀，提高粉料的流动性，为后续成型工艺奠定基础。
18、其次，将湿法球磨后得到的陶瓷浆料进行干燥处理，去除其中的水分或溶剂，形成具有一定强度和形状的陶瓷粉料，可直接作为冷等静压成型的原料，无需烧结。
19、然后，将干燥后的陶瓷粉料依次进行低压冷压和破碎得到粒料，然后将粒料装入橡胶模具中，通过冷等静压机对橡胶模具施加压力，使粉料颗粒在橡胶模具中重排并紧密结合，形成所需形状的陶瓷坯体。
20、最后，将陶瓷坯体在高温高压下加热，使其颗粒间发生物理化学变化，形成致密的陶瓷体。在烧结过程中，陶瓷坯体中的颗粒逐渐接近并融合，形成致密的陶瓷结构，同时降低气孔率并提高机械性能和化学稳定性。
21、进一步，上述步骤(2)中，无水乙醇的加入量为混合料质量的4％-6％；球磨的转速为80-150r/min，时间为16-20h。
22、进一步，上述步骤(3)中，干燥的温度为70-90℃，时间为2-3h。
23、进一步，上述步骤(4)中，低压冷压的压力为30-60mpa；高压冷压成型的压力为100-120mpa。
24、进一步，上述步骤(5)中，热压烧结的程序为：保持烧结炉的炉腔内为真空状态，由常温升温至1000℃；调整烧结炉的炉腔内为n2气氛，由1000℃升温至1800℃；保持烧结炉的温度为1800℃，压力为10-15mpa，恒温恒压烧结1-2h。
25、采用上述进一步的有益效果在于，热压烧结能够提高产品的纯度和致密度，有助于组织结构的优化，使其具有更优异的物理性能。
26、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
27、本专利技术中，高配比的氮化硼、氮化铝、氧化锆和碳化硅均具有良好的电绝缘性能，从而保证了陶瓷材料的绝缘性能。此外，虽然纳米氧化钇和钴具有一定的导电性，但是含量相对较少，在不影响陶瓷材料绝缘性能的同时，主要赋予陶瓷材料高强度和高热导率。
28、本专利技术氮化硼绝缘陶瓷材料具有电阻率高、绝缘性好、抗弯强度大和热导率高等优点，可广泛用于熔融金属用高纯氮化硼坩埚，氮化物荧光粉、氮化硅、氮化铝等陶瓷及粉体烧结用坩埚、承烧板，高温炉电极绝缘件及保护管，以及多晶硅铸锭炉用氮化硼绝缘组件，等等。
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1.一种氮化硼绝缘陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氮化硼60-80份、氮化铝40-60份、氧化锆20-30份、碳化硅10-20份、纳米氧化钇4-6份和钴1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种氮化硼绝缘陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氮化硼60份、氮化铝40份、氧化锆30份、碳化硅20份、纳米氧化钇4份和钴1份。
3.根据权利要求1所述的一种氮化硼绝缘陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氮化硼70份、氮化铝50份、氧化锆25份、碳化硅15份、纳米氧化钇5份和钴1份。
4.根据权利要求1所述的一种氮化硼绝缘陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氮化硼80份、氮化铝60份、氧化锆20份、碳化硅10份、纳米氧化钇6份和钴2份。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种氮化硼绝缘陶瓷材料，其特征在于，所述纳米氧化钇的粒度为30-50nm。
6.一种氮化硼绝缘陶瓷材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的一种氮化硼绝缘陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤
8.根据权利要求6所述的一种氮化硼绝缘陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述干燥的温度为70-90℃，时间为2-3h。
9.根据权利要求6所述的一种氮化硼绝缘陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述低压冷压的压力为30-60MPa；所述高压冷压成型的压力为100-120MPa。
10.根据权利要求6所述的一种氮化硼绝缘陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，热压烧结的程序为：保持烧结炉的炉腔内为真空状态，由常温升温至1000℃；调整烧结炉的炉腔内为N2气氛，由1000℃升温至1800℃；保持烧结炉的温度为1800℃，压力为10-15Mpa，恒温恒压烧结1-2h。
...【技术特征摘要】
1.一种氮化硼绝缘陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氮化硼60-80份、氮化铝40-60份、氧化锆20-30份、碳化硅10-20份、纳米氧化钇4-6份和钴1-2份。
2.根据权利要求1所述的一种氮化硼绝缘陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氮化硼60份、氮化铝40份、氧化锆30份、碳化硅20份、纳米氧化钇4份和钴1份。
3.根据权利要求1所述的一种氮化硼绝缘陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氮化硼70份、氮化铝50份、氧化锆25份、碳化硅15份、纳米氧化钇5份和钴1份。
4.根据权利要求1所述的一种氮化硼绝缘陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氮化硼80份、氮化铝60份、氧化锆20份、碳化硅10份、纳米氧化钇6份和钴2份。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种氮化硼绝缘陶瓷材料，其特征在于，所述纳米氧化钇的粒度为30-50nm。
6.一种氮化硼绝缘陶瓷材料的制备方...
【专利技术属性】
技术研发人员：张雍，王前，巩鹏程，任文杰，任学美，
申请(专利权)人：山东鹏程陶瓷新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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