一種氮化硼不燒陶瓷材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于陶瓷制備方法領(lǐng)域，具體涉及一種氮化硼不燒陶瓷材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氮化硼(Boron Nitride，簡(jiǎn)稱BN)陶瓷材料具有耐高溫、耐腐蝕、高導(dǎo)熱、高絕緣、可機(jī)械加工、質(zhì)輕、潤(rùn)滑、無(wú)毒等優(yōu)良性能，隨著近十年來(lái)BN材料制造技術(shù)的發(fā)展和新興技術(shù)對(duì)新材料的特殊要求，使得這種新型無(wú)機(jī)材料在冶金、化工、機(jī)械、電子、原子能、宇宙航行等工程、科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用。
[0003]目前氮化硼陶瓷是通過(guò)熱壓工藝、反應(yīng)及無(wú)壓燒結(jié)等工藝燒制而成的，均需要消耗大量的能源。因此，急需發(fā)展一種不需燒結(jié)的制備方法，以減少對(duì)能源的消耗。我國(guó)目前處在社會(huì)主義初級(jí)階段，“十三五”規(guī)劃的科學(xué)發(fā)展觀，需要貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，節(jié)約資源，環(huán)境友好尤其重要。本發(fā)明找到一種在低溫下、不燒方法制備氮化硼陶瓷材料，它可以降低能耗、降低成本，對(duì)開(kāi)拓氮化硼陶瓷應(yīng)用具有積極意義。
[0004]采用不燒方法制備陶瓷、耐火材料已有許多專利及研究論文公開(kāi)。發(fā)明專利公開(kāi)號(hào)CN161947A，一種含六方氮化硼的高技術(shù)復(fù)合陶瓷及其制備方法中涉及一種含六方氮化硼的高技術(shù)復(fù)合陶瓷及其制造方法，該制造方法包括將氧化硼和/或其它含硼原料與所需陶瓷材料混合均勻，然后成型，之后進(jìn)行氮化處理，使氧化硼轉(zhuǎn)化為六方氮化硼。本發(fā)明的方法不采用高溫高壓燒結(jié)，因而制造成本低、價(jià)格便宜、改善韌性、抗熱震性及各向同性等性能，具有廣泛應(yīng)用前景。發(fā)明專利公開(kāi)號(hào)；CN 1538908A高固含量六方晶氮化硼漿料、糊料、球形粒粉體，以及它們的制備與使用方法。發(fā)明涉及制備六方氮化硼及其漿料的方法；制備球狀粒氮化硼粉體方法;高固含量氮化硼糊料的制備方法等。CN 1603278A，一種氮氧化鋁鎂/氮化硼復(fù)相耐火材料及其制備工藝。發(fā)明涉及一種氮氧化鋁鎂/氮化硼復(fù)相耐火材料及其制備工藝。合成MgAlON和BN配比的復(fù)相材料，在1500-20000C之間，用熱壓燒結(jié)方法制備成新型可加工耐火材料。發(fā)明專利公開(kāi)號(hào);CN 104341161 A—種納米催化金屬-陶瓷結(jié)合不燒不浸的環(huán)境友好型滑板及其制備工藝。發(fā)明涉及一種納米催化金屬-陶瓷結(jié)合不燒不浸的環(huán)境友好型滑板及其制備工藝，它將一級(jí)礬土-板狀剛玉、莫來(lái)石、碳化硅、粘土、硼化鎂等等原料與樹(shù)脂、聚羧酸、納米粉混合制備復(fù)合樹(shù)脂結(jié)合劑，耐火材料工藝制備成不燒不浸的滑板耐火材料。發(fā)明專利公開(kāi)號(hào);CN103274692 A，一種不燒SiC窯具材料及其生產(chǎn)方法。發(fā)明公開(kāi)一種不燒SiC窯具材料及其生產(chǎn)方法。發(fā)明是將不同粒度碳化硅與結(jié)晶硅粉加入有機(jī)硅樹(shù)脂混合均勻成澆注料入模振動(dòng)成型后，脫模后在280-450度下烘烤8-16小時(shí)后即制備成SiC不燒窯具材料。發(fā)明專利公開(kāi)號(hào);CN 102167569 A，礬土基納米復(fù)合氧化物陶瓷結(jié)合AhCfe-MgO-C不燒制品及其制備方法。發(fā)明涉及一種用納米AI2O3和MgO薄膜包裹碳的Al2O3-MgO-C不燒制品及其制備方法。發(fā)明專利公開(kāi)號(hào);CN1063093A，鎂質(zhì)不燒陶瓷及其一次性澆注成型法。發(fā)明涉及一種以輕燒鎂粉、鎂鹽、水、石英粉、玻璃纖維、石英砂、BT改性劑及各種礦物等各種原料混合后，一次注模成型所制備成-鎂質(zhì)不燒陶瓷。國(guó)外耐火材料，1991年1(21)，報(bào)道了前蘇聯(lián)“石英”科學(xué)生產(chǎn)聯(lián)合公司用水玻璃浸漬法制取不燒石英陶瓷…。這些專利分別在氧化鋁-氧化鎂-碳耐火材料、碳化硅窯具材料、納米催化金屬-陶瓷嶼滑板、六方氮化硼漿料以及石英陶瓷。這些發(fā)明的共同特點(diǎn)是采用不燒方法制備各種耐火材料、陶瓷部件。但這些專利與報(bào)道均未發(fā)現(xiàn)有氮化硼不燒陶瓷的制備方法。
[0005]本發(fā)明涉及一種氮化硼不燒陶瓷材料的制備方法，使原先需要用高溫、壓力下或者反應(yīng)方法才能燒結(jié)制備方法，改變成低溫下就能制備成具有多孔的氮化硼陶瓷材料，它具有優(yōu)良的絕熱性、電絕緣性、低介電常數(shù)。用這方法制備的氮化硼材料，可以制備成各種部件，廣泛用于航天航空、船舶以及各工業(yè)領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明公開(kāi)一種氮化硼不燒陶瓷材料的制備方法，使原先需要用高溫、壓力下或者反應(yīng)方法才能燒結(jié)制備方法，改變成低溫下就能制備成具有多孔的氮化硼陶瓷材料，這種方法可以使氮化硼陶瓷材料制備更方便、更節(jié)能、更環(huán)保。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種氮化硼不燒陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟:
[0009](I)稱取原料:六方氮化硼粉末85.0-99.0重量份，磷酸二氫鋁1_15重量份，固化劑1-1O重量份，消泡劑0.1-5重量份，分散劑0.1-1O重量份；
[0010](2)制備漿料:將各原料按比例混合，添加去離子水，在超聲波分散或攪拌分散均勾至濃度為30?60wt% ；
[0011](3)成型、干燥與固化:將步驟(2)所得漿料倒入石膏模、鋁模、不銹鋼或樹(shù)脂模中，然后放入鼓風(fēng)烘箱程序升溫到100-200°C保溫5-8h，固化成不燒型氮化硼陶瓷材料。
[0012]所述固化劑為氧化鋁、氧化鎂、氧化銅中的任意一種，純度>99%，顆粒度為D500.1-5.0微米。
[0013]所述消泡劑為硅油、辛醇中的一種，純度>98wt%。
[0014]所述分散劑是四甲基氧化氨、氫氧化鈉中的一種，純度>98wt%。
[0015]所述六方氮化硼純度>98wt%，顆粒度D50為0.4-5.0微米。
[0016]所述磷酸二氫鋁濃度20_60wt%。
[0017]步驟(2)中配制的漿料濃度優(yōu)選為35?60wt%。
[0018]上述方法獲得的氮化硼不燒陶瓷材料的密度1.40g/cm3以上、相對(duì)密度>50%以上，是一種多孔材料，具有優(yōu)良的絕熱性、電絕緣性、低的介電常數(shù)。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
[0020]1.本發(fā)明首次實(shí)現(xiàn)氮化硼陶瓷材料用不燒的制備方法，使原先需要用高溫、壓力下或者反應(yīng)方法才能燒結(jié)成陶瓷的方法，改變成低溫下就能制備成氮化硼陶瓷材料，并且仍然可以在1200度高溫下使用。這樣氮化硼陶瓷材料制備更節(jié)能、更環(huán)保，在能源緊缺的今天有很大的社會(huì)效益。
[0021]2.氮化硼陶瓷材料用不燒的方法制備，用簡(jiǎn)單的成型方法就可制備出氮化硼毛坯另件，方法簡(jiǎn)便可以大大降低生產(chǎn)成本；
[0022]3.用本發(fā)明制備的氮化硼不燒陶瓷是一種多孔材料，由于具有優(yōu)良的絕熱性、電絕緣性、低的介電常數(shù)，可以廣泛用于航天航空、船舶以及各工業(yè)領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明；
[0024]實(shí)施例1
[0025]一種氮化硼不燒陶瓷材料的制備方法，采用原料為:六方氮化硼平均粒徑D50為I微米、純度為99.0wt % 90重量份，濃度為35wt %的磷酸二氫鋁5重量份，純度為99.0wt %、顆粒度I微米的氧化鋁固化劑5重量份，外加分散劑I重量份，純度為99.0wt%的消泡劑辛醇
0.5份、添加去離子水適量。將上述各種組成在高速攪拌機(jī)中混合成均勻的濃度為45被％的漿料。然后把漿料注入不銹鋼模具中，放入程序升溫的鼓風(fēng)烘箱中在180°C保溫8小時(shí)，自然冷卻后即制備成氮化硼陶瓷材料或部件。該氮化硼材料體積密度為1.46、相對(duì)密度65%、壓縮強(qiáng)度 20MPa/cm3o
[0026]實(shí)施例2
[0027]一種氮化硼不燒陶瓷材料的制備方法，采用原料為:六方氮化硼平均粒徑D50為5微米、純度為99.0wt % 92重量份，濃度為35wt %的磷酸二氫鋁5重量份，純度為99.0wt %、顆粒度為D501微米的氧化鎂3重量份，外加分散劑I重量份，純度為99.0wt %的消泡劑辛醇0.5份、添加去離子水適量。將上述各種組成在高速攪拌機(jī)中混合成均勻的濃度為50wt%的漿料。然后把漿料注入鋁模具中后，放入程序升溫的鼓風(fēng)烘箱中在150°C保溫6小時(shí)，自然冷卻即制備成氮化硼陶瓷材料或部件。該氮化硼材料體積密度為1.50、相對(duì)密度67%、壓縮強(qiáng)度25MPa/cm3。
[0028]實(shí)施例3
[0029]一種氮化硼不燒陶瓷材料的制備方法，采用原料為:六方氮化硼平均粒徑D50為I微米、純度為99.0wt % 93重量份，濃度為35wt %的磷酸二氫鋁5重量份，純度為99.0wt %的100納米氧化鎂2重量份，外加分散劑I重量份，純度為99.0wt %的消泡劑辛醇0.5份、添加去離子水適量。將上述各種組成在高速攪拌機(jī)中混合成均勻的濃度為50wt %的漿料。然后把漿料注入鋁模具中后，放入程序升溫的鼓風(fēng)烘箱中在150°C保溫7小時(shí)，自然冷卻即制備成氮化硼陶瓷材料或部件。該氮化硼材料體積密度為1.58、相對(duì)密度69%、壓縮強(qiáng)度30MPa/Cm30
[0030]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氮化硼不燒陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)稱取原料:六方氮化硼粉末85.0-99.0重量份，磷酸二氫鋁1-15重量份，固化劑1_10重量份，消泡劑0.1-5重量份，分散劑0.1-10重量份； (2)制備漿料:將各原料按比例混合，添加去離子水，在超聲波分散或攪拌分散均勻至濃度為30?60wt% ； (3)成型、干燥與固化:將步驟(2)所得漿料倒入石膏模、鋁模、不銹鋼或樹(shù)脂模中，然后放入鼓風(fēng)烘箱程序升溫到100-200°C保溫5-8h，固化成不燒型氮化硼陶瓷材料。2.如權(quán)利要求1所述氮化硼不燒陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述固化劑為氧化鋁、氧化鎂、氧化銅中的任意一種，純度>99%，顆粒度為D50 0.1-5.0微米。3.如權(quán)利要求1所述氮化硼不燒陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述消泡劑為硅油、辛醇中的一種，純度>98wt %。4.如權(quán)利要求1所述氮化硼不燒陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述分散劑是四甲基氧化氨、氫氧化鈉中的一種，純度>98wt %。5.如權(quán)利要求1所述氮化硼不燒陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述六方氮化硼純度>98wt %，顆粒度D50為0.4-5.0微米。6.如權(quán)利要求1所述氮化硼不燒陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述磷酸二氫鋁濃度20_60wt%。7.如權(quán)利要求1所述氮化硼不燒陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中配制的漿料濃度為35?60wt%。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種氮化硼不燒陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：稱取原料：六方氮化硼粉末85.0-99.0重量份，磷酸二氫鋁15-1重量份，固化劑1-10重量份，消泡劑0.1-5重量份，分散劑0.1-10重量份；制備漿料：將各原料按比例混合，添加去離子水，在超聲波分散或攪拌分散均勻至濃度為30～60wt％；成型、干燥與固化：將所得漿料倒入石膏模、鋁模、不銹鋼或樹(shù)脂模中，然后放入鼓風(fēng)烘箱程序升溫到100-200℃保溫5-8h，固化成不燒型氮化硼陶瓷材料。本發(fā)明制備的是一種多孔材料氮化硼不燒陶瓷材料，具有優(yōu)良的絕熱性、電絕緣性、低介電常數(shù)，可以制備成各種部件，廣泛用于航天航空、船舶以及各工業(yè)領(lǐng)域。
【IPC分類(lèi)】C04B35/5833, C04B38/00, C04B35/622
【公開(kāi)號(hào)】CN105601281
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610067544
【發(fā)明人】吳應(yīng)辰
【申請(qǐng)人】上海市南洋模范中學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年1月29日