[發明專利]電飯煲陶瓷的內膽的制備方法

在審

• 申請號: 201710308624.3
• 申請日: 2017-05-04
• 公開（公告）號: CN107129306A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 孫繼旋;王寧;張科研;甘冠藍;鐘恒成;袁麗娟;劉浩宇;席紅霞
• 申請（專利權）人: 欽州學院
• 主分類號: C04B35/584
• 分類號: C04B35/584;C04B35/653;A47J27/00;A47J36/04
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司45107
• 代理人: 李瑛

技術領域

本發明屬于陶瓷材料領域，具體涉及一種電飯煲陶瓷的內膽的制備方法。

背景技術

電飯煲是大眾的必須日用品，目前市場上的電飯煲內膽主要采用鋁合金材料。鋁合金材料具有質量輕、熱傳導性好等優點，采用各種涂覆技術后還能不粘鍋。但由于機械作用易使得涂層的化學材料或鋁元素進入人體，對人體健康造成危害。如將陶瓷內膽應用于電飯煲中取代普通的鋁合金內膽，可克服鋁膽易粘鍋、不易刷洗、鋁元素對人體有害等一系列缺點。然而陶瓷內膽也存在一些劣勢，加熱慢，導熱率低，傳熱不均，常發生煮飯半生不熟的問題。因此，研究一種傳熱效率高，節能降耗，使用壽命長的陶瓷內膽迫在眉睫。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種電飯煲陶瓷的內膽的制備方法，該方法制得的陶瓷內膽熱傳導率高，大大節省能耗。

本發明提供的技術方案是電飯煲陶瓷的內膽的制備方法，包括以下步驟：

1)稱取以下重量份的原料：氮化鋁50～70份、Y₂O₃ 1～2份、La₂O₃ 2～3份、SiO₂ 10～15份、B₂O₃ 10～20份、納米BaTiO₃ 1～1.5份；

2)將上述原料經混料機混合均勻，充填入模型中，在1400～1500℃的高溫熔塊爐熔化，倒入模具中成型，即得陶瓷內膽。

氮化鋁燒結溫度高達2000℃，難以燒結致密，晶體中存在大量氣孔，導致熱導率較低，僅為66.74W/m·K。為了降低燒結溫度，提高晶體致密度，必須向其中加入助溶劑，氧化釔和氧化鑭是常用的助溶劑，Y₂O₃、La₂O₃與氮化鋁粉體表面的Al₂O₃反應生成AlYO₃、Al₂Y₄O₉和Al₅Y₃O₁₂等釔鋁酸鹽相和鑭鋁酸鹽，能夠在較低溫條件下形成液相，潤濕氮化鋁晶粒，從而有效促進氮化鋁陶瓷的致密燒結。另一方面助溶劑與氮化鋁晶格中的氧雜質發生反應生成第二相，使氧雜質由晶粒內部向晶界遷移，使晶格凈化，從而提高熱導率。

SiO₂與氮化鋁結構相似，能夠形成陶瓷的骨架。Si-O鍵鍵力強，骨架完整，熱穩定性、耐化學腐蝕性能好。

B₂O₃具有較小的表面張力和低的彈性模數，因而有利于促進熔體的流動性，提高陶瓷的光澤度、細膩度和彈性。還具有熔點低，發揮助溶劑的作用。

氮化鋁在燒結初期，質點擴散能力弱，形成的晶核難以長大，納米BaTiO₃在燒結后期分解的Ba²⁺、Ti⁴⁺和O^2-通過擴散遷移到氮化鋁晶核表面，顆粒邊界的表面能很大，在這種驅動力作用下，小粒子會逐漸擴散、熔合形成大的粒子，從而降低了表面能，小晶粒和大晶粒界面間存在過剩表面能，成為燒結驅動力，推動小晶粒內部質點能越過晶界向大晶粒內部擴散，引起晶界移動，使大晶粒進一步長大，并伴隨著小晶粒的兼并和消失，而且也降低了氮化鋁的燒結溫度。

納米BaTiO₃分解的Ba²⁺、Ti⁴⁺和O^2-的粒子遷移可帶動其他助劑與氮化鋁晶體表面的氧化鋁粉體反應生成的第二相遷移至氮化鋁晶界三角處時，減少氮化鋁熱傳導散射，從而提高熱傳導率。

納米BaTiO₃的添加量僅為1～1.5份，過多會導致Ba²⁺、Ti⁴⁺和O^2-覆蓋氮化鋁晶粒，阻止晶粒長大；過少會造成表面驅動力不足，影響氮化鋁顆粒長大，而且生成的第二相也將無法擴散到晶界三角處，而是停留在晶界處，導致陶瓷內膽熱傳導率大大降低。

上述氮化鋁是采用Al₂O₃粉末與炭黑粉末經過球磨混合，在流動的氮氣氣氛中以氧化鈣為催化劑，在1500～1700℃下反應生成；反應完成后，在700～800℃的干燥空氣中進行脫碳處理。

上述Al2O3粉末中陽離子雜質含量≤0.02％，其中硅和鐵雜質的含量百分比均＜0.001％。