【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及工程陶瓷材料，更具體的說是涉及一種氮化硼絕緣陶瓷材料及其制備方法。
技術介紹
1、氮化硼絕緣陶瓷材料，作為一種具有高硬度、高熱穩定性、優異的電絕緣性能和優異的化學穩定性等獨特物理性質的先進陶瓷材料，被廣泛應用于航空航天(如火箭發動機的噴嘴、燃燒室和渦輪等)、汽車制造(如氣缸套、噴油嘴等)、電子信息技術(如高精度電路、電阻器、電容器和半導體器件)、機械制造(如閥門、密封件和管道等)以及醫療(如人工關節、牙科種植物和其他醫療器械)等多個領域。
2、但是，目前市面上的氮化硼絕緣陶瓷材料也存在一些缺點和面臨的困境，主要包括以下幾個方面：
3、1.高成本：氮化硼絕緣陶瓷材料的制造成本較高，這主要是由于其原材料稀缺以及加工過程復雜所致。高昂的成本限制了氮化硼絕緣陶瓷材料在部分成本敏感型應用中的推廣。
4、2.可塑性差：相對于金屬材料而言，氮化硼絕緣陶瓷材料的可塑性較差。這限制了在一些需要復雜形狀和細節加工的應用中的使用。
5、3.脆性：氮化硼絕緣陶瓷材料是一種脆性材料，容易發生斷裂。在設計和使用時需要避免過大的應力集中或不適當的載荷情況，以防止材料損壞。
6、4.高溫下的性能變化：當溫度升高時，氮化硼絕緣陶瓷材料的性能可能會因為微小的晶體變化而受到影響，這種變化有可能導致材料性能下降甚至失效。此外，氮化硼在高溫下還可能發生氧化反應，進一步影響其性能。
7、5.對純度的要求：氮化硼絕緣陶瓷材料的生產過程復雜，對純度要求極高。即使是微量的雜質也可能會對氮化硼的
8、因此，如何開發一種性能優異、制作簡單且成本較低的氮化硼絕緣陶瓷材料是本領域技術人員亟需解決的問題。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種氮化硼絕緣陶瓷材料及其制備方法，以解決現有技術中的不足。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種氮化硼絕緣陶瓷材料，包括以下重量份的原料：氮化硼60-80份、氮化鋁40-60份、氧化鋯20-30份、碳化硅10-20份、納米氧化釔4-6份和鈷1-2份。
4、優選為：氮化硼60份、氮化鋁40份、氧化鋯30份、碳化硅20份、納米氧化釔4份和鈷1份。
5、優選為：氮化硼70份、氮化鋁50份、氧化鋯25份、碳化硅15份、納米氧化釔5份和鈷1份。
6、優選為：氮化硼80份、氮化鋁60份、氧化鋯20份、碳化硅10份、納米氧化釔6份和鈷2份。
7、進一步，上述納米氧化釔的粒度為30-50nm。
8、采用上述進一步的有益效果在于，傳統方法中加入氧化釔等稀土氧化物，由于粒度較大，與氮化硼材料之間化合困難，難以起到明顯的性能提升。而本專利技術采用納米級別的氧化釔，由于具有納米尺度，與氮化硼材料之間化合更容易，能夠很好的起到提高強度和密度的作用。而且本專利技術納米氧化釔的含量適中，過少則起不到強韌的效果，而添加量過多又會造成耐溫性降低而影響最終的使用。
9、此外，氧化鋯具有高強度、高韌性和優異的抗裂紋擴展能力，碳化硅具有高硬度和優異耐磨性，同時加入氧化鋯和碳化硅能夠增強結構穩定性，提高耐溫性能，改善熱膨脹性能，提高硬度和耐磨性，以及改善機械性能。
10、金屬鈷具有良好的熱導率，可以顯著提高氮化硼絕緣陶瓷材料的抗熱沖擊性能，從而使氮化硼絕緣陶瓷材料具有較高的機械強度，極大地提高了其運行穩定性和可靠性。同時，由于金屬鈷的用量較少，且被包覆在氮化硼中，可以避免金屬鈷對氮化硼絕緣陶瓷材料的絕緣性能影響。
11、一種氮化硼絕緣陶瓷材料的制備方法，具體包括以下步驟：
12、(1)按上述氮化硼絕緣陶瓷材料的重量份數稱取各原料，混合均勻，得到混合料；
13、(2)先將混合料放入濕法球磨機中，加入無水乙醇進行濕法球磨，得到漿料；
14、(3)將漿料放入烘箱中進行干燥，得到粉料；
15、(4)先將粉料依次進行低壓冷壓和破碎得到粒料，然后將粒料裝入橡膠模具中，通過冷等靜壓機進行高壓冷壓成型，得到坯體；
16、(5)將坯體加入燒結爐中進行熱壓燒結，冷卻，即得氮化硼絕緣陶瓷材料。
17、本專利技術中，首先，將混合料與適量的無水乙醇混合，在球磨機中進行細磨，以獲得均勻、細化的陶瓷漿料。這一步是為了使原料粉末細化并混合均勻，提高粉料的流動性，為后續成型工藝奠定基礎。
18、其次，將濕法球磨后得到的陶瓷漿料進行干燥處理，去除其中的水分或溶劑，形成具有一定強度和形狀的陶瓷粉料，可直接作為冷等靜壓成型的原料，無需燒結。
19、然后，將干燥后的陶瓷粉料依次進行低壓冷壓和破碎得到粒料，然后將粒料裝入橡膠模具中，通過冷等靜壓機對橡膠模具施加壓力，使粉料顆粒在橡膠模具中重排并緊密結合，形成所需形狀的陶瓷坯體。
20、最后，將陶瓷坯體在高溫高壓下加熱，使其顆粒間發生物理化學變化，形成致密的陶瓷體。在燒結過程中，陶瓷坯體中的顆粒逐漸接近并融合，形成致密的陶瓷結構，同時降低氣孔率并提高機械性能和化學穩定性。
21、進一步，上述步驟(2)中，無水乙醇的加入量為混合料質量的4％-6％；球磨的轉速為80-150r/min，時間為16-20h。
22、進一步，上述步驟(3)中，干燥的溫度為70-90℃，時間為2-3h。
23、進一步，上述步驟(4)中，低壓冷壓的壓力為30-60mpa；高壓冷壓成型的壓力為100-120mpa。
24、進一步，上述步驟(5)中，熱壓燒結的程序為：保持燒結爐的爐腔內為真空狀態，由常溫升溫至1000℃；調整燒結爐的爐腔內為n2氣氛，由1000℃升溫至1800℃；保持燒結爐的溫度為1800℃，壓力為10-15mpa，恒溫恒壓燒結1-2h。
25、采用上述進一步的有益效果在于，熱壓燒結能夠提高產品的純度和致密度，有助于組織結構的優化，使其具有更優異的物理性能。
26、經由上述的技術方案可知，與現有技術相比，本專利技術的有益效果如下：
27、本專利技術中，高配比的氮化硼、氮化鋁、氧化鋯和碳化硅均具有良好的電絕緣性能，從而保證了陶瓷材料的絕緣性能。此外，雖然納米氧化釔和鈷具有一定的導電性，但是含量相對較少，在不影響陶瓷材料絕緣性能的同時，主要賦予陶瓷材料高強度和高熱導率。
28、本專利技術氮化硼絕緣陶瓷材料具有電阻率高、絕緣性好、抗彎強度大和熱導率高等優點，可廣泛用于熔融金屬用高純氮化硼坩堝，氮化物熒光粉、氮化硅、氮化鋁等陶瓷及粉體燒結用坩堝、承燒板，高溫爐電極絕緣件及保護管，以及多晶硅鑄錠爐用氮化硼絕緣組件，等等。
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1.一種氮化硼絕緣陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氮化硼60-80份、氮化鋁40-60份、氧化鋯20-30份、碳化硅10-20份、納米氧化釔4-6份和鈷1-2份。
2.根據權利要求1所述的一種氮化硼絕緣陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氮化硼60份、氮化鋁40份、氧化鋯30份、碳化硅20份、納米氧化釔4份和鈷1份。
3.根據權利要求1所述的一種氮化硼絕緣陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氮化硼70份、氮化鋁50份、氧化鋯25份、碳化硅15份、納米氧化釔5份和鈷1份。
4.根據權利要求1所述的一種氮化硼絕緣陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氮化硼80份、氮化鋁60份、氧化鋯20份、碳化硅10份、納米氧化釔6份和鈷2份。
5.根據權利要求1-4任一項所述的一種氮化硼絕緣陶瓷材料，其特征在于，所述納米氧化釔的粒度為30-50nm。
6.一種氮化硼絕緣陶瓷材料的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的一種氮化硼絕緣陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟
8.根據權利要求6所述的一種氮化硼絕緣陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述干燥的溫度為70-90℃，時間為2-3h。
9.根據權利要求6所述的一種氮化硼絕緣陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述低壓冷壓的壓力為30-60MPa；所述高壓冷壓成型的壓力為100-120MPa。
10.根據權利要求6所述的一種氮化硼絕緣陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，熱壓燒結的程序為：保持燒結爐的爐腔內為真空狀態，由常溫升溫至1000℃；調整燒結爐的爐腔內為N2氣氛，由1000℃升溫至1800℃；保持燒結爐的溫度為1800℃，壓力為10-15Mpa，恒溫恒壓燒結1-2h。
...【技術特征摘要】
1.一種氮化硼絕緣陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氮化硼60-80份、氮化鋁40-60份、氧化鋯20-30份、碳化硅10-20份、納米氧化釔4-6份和鈷1-2份。
2.根據權利要求1所述的一種氮化硼絕緣陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氮化硼60份、氮化鋁40份、氧化鋯30份、碳化硅20份、納米氧化釔4份和鈷1份。
3.根據權利要求1所述的一種氮化硼絕緣陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氮化硼70份、氮化鋁50份、氧化鋯25份、碳化硅15份、納米氧化釔5份和鈷1份。
4.根據權利要求1所述的一種氮化硼絕緣陶瓷材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氮化硼80份、氮化鋁60份、氧化鋯20份、碳化硅10份、納米氧化釔6份和鈷2份。
5.根據權利要求1-4任一項所述的一種氮化硼絕緣陶瓷材料，其特征在于，所述納米氧化釔的粒度為30-50nm。
6.一種氮化硼絕緣陶瓷材料的制備方...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張雍，王前，鞏鵬程，任文杰，任學美，
申請(專利權)人：山東鵬程陶瓷新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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