[發明專利]一種常壓燒結六方氮化硼陶瓷制備方法

在審

• 申請號: 201711051261.6
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN108017393A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 陳健;徐常明
• 申請（專利權）人: 江西納樸實業有限公司
• 主分類號: C04B35/5831
• 分類號: C04B35/5831;C04B35/622
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種常壓燒結六方氮化硼陶瓷制備方法，屬于氮化硼陶瓷領域。本發明設計了的常壓燒結六方氮化硼陶瓷制備方法，該常壓燒結六方氮化硼陶瓷制備方法以商業化粉體h?BN粉體為原料，以PVA或者PVB作為粘結劑，以Al2O3和Y2O3為燒結助劑的常壓燒結h?BN陶瓷制備方法，燒結過程中溫度要求低，制備成的陶瓷使用溫度膏。此外，該常壓燒結六方氮化硼陶瓷制備方法工藝簡單，成本較低，可實現工業化大規模生產，并可制備復雜形狀的BN陶瓷，適合推廣使用。

技術領域

本發明涉及一種常壓燒結六方氮化硼陶瓷制備方法，屬于氮化硼陶瓷領域。

背景技術

六方相氮化硼（h-BN）有“白石墨”之稱，因為它具有類似于石墨的層狀晶體結構，也具有與石墨相似的物理化學性能，例如良好潤滑性和導熱性。h-BN 結構陶瓷因為其熱導率高、電絕緣性能好、熱膨脹系數低、以及和大多數金屬的不浸潤性，所以在高溫絕緣部件、原子能、冶金、航空等領域得到了廣泛的應用。利用氮化硼的耐高溫、電絕緣性，h-BN 制品可以用來制作等離子體焊接工具的高溫絕緣部件、多種加熱器的襯套、宇宙飛船的熱屏蔽材料等。加上高導熱性，可以制作煤礦井下防爆電機絕緣散熱片、高溫熱電偶保護套管。利用 h-BN 對玻璃、金屬熔體不潤濕性和耐侵蝕性，可以用作特殊冶煉中熔煉多種有色金屬、貴金屬和稀有金屬的器皿、坩堝、輸送泵等部件。

制備h-BN陶瓷的方法有很多，主要有高溫燒結法、化學氣沉積法和先驅體轉化法。

對于化學氣相沉積法，US4690841，US5075055，CN105809/A，CN101048531A 及CN102586754A 等專利公開了以BCl3-NH3-N2為原料氣，在1300～2100℃，160～2600Pa的范圍內，制備PBN坩堝及保護涂層的詳細過程；系統研究了溫度、氣壓和原料氣濃度的變化對PBN熱、力、電性能及微觀結構的影響，實現了對工藝參數的精確控制，成功進行了工業化生產。但是化學氣相沉積法對設備要求較高，獲得的陶瓷產率較低，無法大量生產各種復雜形狀的陶瓷部件。

另外先驅體轉化法也存在成本較高，陶瓷產率低的缺點，其主要通過高溫裂解含有B、N元素的有機物前驅體獲得BN陶瓷，或者與之前加入的陶瓷粉體相結合獲得反應結合BN陶瓷，例如：CN1214329A，CN201110039205.7，CN201510383204.2，該種方法生產過程較為復雜，對于生產復雜形狀的陶瓷材料也比較困難.

目前工業上可大規模生產氮化硼陶瓷主要為高溫燒結法，其主要包括熱壓燒結法和常壓燒結法。其中熱壓燒結法盡管可工業化生產BN陶瓷，由于設備本身的特點，得到的BN陶瓷基本為簡單的塊體材料，例如：US 5116589,CN 200510019118.X。

因此目前工業上成本較低地大規模生產復雜形狀的h-BN陶瓷產品的主要方法為常壓燒結法。申請號為201410393724.7的中國專利申請公開了一種高致密六方氮化硼陶瓷材料的制備方法，該方法采用正硅酸乙酯為原料在h-BN粉體表面包覆均勻分散的SiO2納米粒子層，然后采用無壓燒結制得h-BN陶瓷，該制備方法操作簡單，工藝條件容易控制，成本低廉，但是陶瓷中引入了第二相SiO2，由于低熔點SiO2的引入導致該BN陶瓷材料使用溫度不宜過高，限制了其使用條件。

申請號為201410422994.6的中國專利申請公開了一種無壓燒結制備高純六方氮化硼陶瓷的方法，將商業六方氮化硼采用雙向加壓成型，再經冷等靜壓成型；燒結過程先在馬弗爐中空氣氣氛下480～680℃預燒，后在氮氣下2000～2200℃無壓燒結，制備獲得高純h-BN陶瓷，但是其燒結溫度過高，對爐子的要求會增加，不利于爐子的使用壽命，生產成本也會較高。