[發明專利]一種六方氮化硼陶瓷的凝膠注模成型方法

有效

• 申請號: 201711143240.7
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107759228B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 劉秀;賀智勇;張啟富;千粉玲;王峰;王曉波;史曉強
• 申請（專利權）人: 北京鋼研新冶精特科技有限公司
• 主分類號: C04B35/5833
• 分類號: C04B35/5833;C04B35/624;C04B35/632;C04B35/634;B28B11/24;B28B17/02
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 彭霜;張焱

本發明涉及一種六方氮化硼陶瓷的凝膠注模成型方法，包括以下步驟：步驟一、將六方氮化硼粉體原料進行熱壓燒結以獲得燒結體；步驟二、將步驟一所述燒結體經破碎和球磨工藝，獲得六方氮化硼粉體；步驟三、將步驟二所述六方氮化硼粉體進行膠注模成型，制備六方氮化硼陶瓷坯體。本發明的方法使六方氮化硼顆粒的形狀由片狀變為類球狀，改善了六方氮化硼顆粒在水中的分散效果，解決了現有六方氮化硼陶瓷凝膠注模成型中的固相含量低，流動性差的問題，有效提高了漿料固相含量并獲得流動性較好的漿料，從而使近凈成形制備六方氮化硼陶瓷成為可能，避免或減少后加工工序，進而降低六方氮化硼陶瓷的生產成本。

技術領域

本發明涉及陶瓷材料制備成型技術領域，尤其涉及一種六方氮化硼陶瓷的凝膠注模成型方法。

背景技術

六方氮化硼陶瓷由于具有熱導率高、熱膨脹系數小、抗熱震性好、耐高溫、耐腐蝕和電絕緣性能好等優點，在電子、冶金、化工、航空航天等領域有著廣泛的應用前景。

傳統的六方氮化硼陶瓷制備工藝為將六方氮化硼粉體和燒結助劑一起熱壓燒結，再進行機械加工，得到六方氮化硼陶瓷制品。雖然六方氮化硼陶瓷是軟質材料，但加工工序會增加生產周期和成本，而且產生粉塵污染。

凝膠注模成型是一種陶瓷近凈成形技術，制備的陶瓷產品不需要或者需要極少的后加工，能大大降低生產周期和成本。目前常見的凝膠注模成型用溶劑為水。片狀六方氮化硼陶瓷顆粒由于顆粒之間錯動非常困難，因此難以在水中分散，在凝膠注模成型中表現為漿料固相含量低，流動性差，限制了凝膠注模成型技術在六方氮化硼陶瓷產品領域的應用。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明提供一種六方氮化硼陶瓷的凝膠注模成型方法，解決了現有六方氮化硼陶瓷凝膠注模成型中的固相含量低，流動性差的問題，從而使近凈成形制備六方氮化硼陶瓷成為可能，避免或減少后加工工序，進而降低六方氮化硼陶瓷的生產成本。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

一種六方氮化硼陶瓷的凝膠注模成型方法，所述方法包括以下步驟：

步驟一、將六方氮化硼粉體原料進行熱壓燒結以獲得燒結體；

步驟二、將步驟一所述燒結體經破碎和球磨工藝，獲得六方氮化硼粉體；

步驟三、將步驟二所述六方氮化硼粉體進行膠注模成型，制備六方氮化硼陶瓷坯體。

進一步地，所述步驟一具體為，將六方氮化硼粉體原料直接進行熱壓燒結，或將六方氮化硼粉體干壓成型后進行熱壓燒結；燒結溫度為1700～1900℃，燒結壓力為15～30MPa，保壓時間為30～120min。

為了保證六方氮化硼顆粒在加熱加壓的條件下發生一定程度的燒結，即晶粒長大和燒結頸形成，進而改變顆粒形狀，需要選擇合適的燒結工藝對六方氮化硼原料進行熱壓燒結處理。適當的熱壓燒結工藝能夠改變六方氮化硼的片狀結構，且燒結后獲得的燒結體更加容易破碎，從而獲得各向同性的氮化硼材料。

進一步地，步驟二中所述球磨工藝為，球磨轉速為100～200r/min，球磨時間為10～30h，球磨介質為無水乙醇或去離子水。

進一步地，所述步驟二還包括干燥過篩工藝，其中篩網目數為80～200目。

為了得到粒度適宜的六方氮化硼粉體，需要選擇合適的篩網目數對粉體進行過篩，保證六方氮化硼粉體的粒度適于在水中分散，進而有利于后續凝膠注模過程中漿料的形成。

進一步地，所述步驟三具體為，將步驟二所述六方氮化硼粉體與燒結助劑、分散劑、水混合球磨后，調節pH值，得到六方氮化硼陶瓷漿料，所述漿料真空除泡后加入引發劑球磨，在球磨后的漿料中加入催化劑并攪拌均勻，注入模具，經加熱固化、脫模、干燥，得到六方氮化硼坯體。