本发明涉及介电陶瓷技术领域，具体涉及一种高强度电工陶瓷及其制备方法。
背景技术：
电工陶瓷材料主要是指的一类具有电磁等功能的陶瓷，它的介电性能和导电性能调节范围较宽，是特种陶瓷材料中最具活力的材料之一，被人们广为关注。它可以应用在电子、通讯、自动控制、信息计算机、汽车、航空等众多领域当中，具有显著的社会效益和经济效益。当前电子信息的发展越来越迅速，对电子元器件的要求也越来越高，微型化、薄膜化、多功能等成为未来发展的方向，而目前电子陶瓷材料存在力学强度低及电阻率小的问题，无法满足市场及实际生产过程中的要求。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高强度电工陶瓷及其制备方法，该种电工陶瓷生产成本低廉，具有抗折、抗拉、抗压强度大、电阻率大、电容温度变化率小的特性，应用场合领域广泛，解决了现有技术中的问题，满足了市场及实际生产过程中的要求。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种高强度电工陶瓷，包括以下按重量份计的原料：氧化铝20-30份、氮化钒10-20份、碳化硅纤维10-20份、包膜氟磷灰石粉20-30份、三氧化二钇4-8份、二氧化钛5-15份、氧化锌10-20份、三氧化镍5-15份、五氧化二磷4-8份、四钛酸钡4-6份、异丙醇铝3-5份、氧化锡2-4份、聚乙烯蜡1-3份、锡酸钙1-5份和粘结剂1-5份；
所述包膜氟磷灰石粉通过以下步骤制得：先取适量氟磷灰石用酒精进行球磨分散处理4-6h，得到的浆料干燥后于380-420℃下焙烧2-3h，冷却至室温后再加入相当于其重量1-3％的硬脂酸铵、2-4％的椰子油脂肪酸二乙醇酰胺以及10-20％的去离子水，超声震荡20-30min后，再于65-75℃恒温水浴中搅拌40-50min，得改性复混液；之后向改性复混液中加入相当于其重量15-25％、质量浓度为25％的al(no3)3溶液，同时加入适量氨水调节ph值至8-10，搅拌30-40min后，静置2-3h后，经过滤、洗涤、干燥处理后，在480-520℃烧结2-3h，自然冷却至室温即得。
进一步地，所述电工陶瓷包括以下按重量份计的原料：氧化铝25份、氮化钒15份、碳化硅纤维15份、包膜氟磷灰石粉25份、三氧化二钇6份、二氧化钛10份、氧化锌15份、三氧化镍10份、五氧化二磷6份、四钛酸钡5份、异丙醇铝4份、氧化锡3份、聚乙烯蜡2份、锡酸钙3份和粘结剂3份。
进一步地，所述包膜氟磷灰石粉通过以下步骤制得：先取适量氟磷灰石用酒精进行球磨分散处理5h，得到的浆料干燥后于400℃下焙烧2.5h，冷却至室温后再加入相当于其重量2％的硬脂酸铵、3％的椰子油脂肪酸二乙醇酰胺以及15％的去离子水，超声震荡25min后，再于70℃恒温水浴中搅拌45min，得改性复混液；之后向改性复混液中加入相当于其重量20％、质量浓度为25％的al(no3)3溶液，同时加入适量氨水调节ph值至9，搅拌35min后，静置2.5h后，经过滤、洗涤、干燥处理后，在500℃烧结2.5h，自然冷却至室温即得。
优选地，所述粘结剂为碳酸氢钠、乙基三甲氧基硅烷或n-羟甲基丙烯酰胺中的一种。
上述的一种高强度电工陶瓷的制备方法，按照以下步骤进行:
(1)按所述重量份配比称取原料并磨粉；
(2)将步骤(1)所得的原料输送至混合机中，加入重量比15-25％的去离子水分散混匀，得物料；
(3)将物料注入模具中，随后连同模具放置于空气干燥箱中固化处理，固化后脱模得到湿坯，将湿坯置于真空干燥箱中进行干燥以得到素坯；
(4)将素坯在流通空气炉中预加热处理，之后随空气炉冷却至室温；
(5)将预加热后的素坯置于烧结炉中烧结处理1-2h，烧结温度为540-580℃，最后空冷至室温即可。
进一步地，在步骤(1)中，所述磨粉是通过粉碎机将原料粉碎至粒径≤500微米。
进一步地，在步骤(3)中，所述固化处理是以15-25℃/min升温速度加热至250-350℃，再保温40-50min。
进一步地，在步骤(4)中，所述加热处理是先将炉温升至380℃～420℃，保温20-30min，再次升温至440℃～480℃，保温30-40min。
本发明具有如下的有益效果：本发明的电工陶瓷生产成本低廉，通过对生产原料及工艺的改进优化，显著地提高了电工陶瓷结构的稳定性及理化性质，使制得的成品电工陶瓷具有抗折、抗拉、抗压强度大、电阻率大、电容温度变化率小的特性，应用场合领域广泛，解决了现有技术中电工陶瓷力学强度不足、工作性能不稳定的问题；本发明的电工陶瓷经检测其平均抗压强度能达到18.5mpa以上，抗折强度能达到5.3mpa以上，抗拉强度能达到6.8mpa以上，相比市面上的产品提高了50％以上，满足了市场及实际生产过程中的要求，适宜推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种高强度电工陶瓷，称取以下原料备用：氧化铝20kg、氮化钒10kg、碳化硅纤维10kg、包膜氟磷灰石粉20kg、三氧化二钇4kg、二氧化钛5kg、氧化锌10kg、三氧化镍5kg、五氧化二磷4kg、四钛酸钡4kg、异丙醇铝3kg、氧化锡2kg、聚乙烯蜡1kg、锡酸钙1kg和粘结剂1kg；
上述的包膜氟磷灰石粉通过以下步骤制得：先取20kg的氟磷灰石用酒精进行球磨分散处理4h，得到的浆料干燥后于380℃下焙烧2h，冷却至室温后再加入相当于其重量1％的硬脂酸铵、2％的椰子油脂肪酸二乙醇酰胺以及10％的去离子水，超声震荡20min后，再于65℃恒温水浴中搅拌40min，得改性复混液；之后向改性复混液中加入相当于其重量15％、质量浓度为25％的al(no3)3溶液，同时加入适量氨水调节ph值至8，搅拌30min后，静置2h后，经过滤、洗涤、干燥处理后，在480℃烧结2h，自然冷却至室温即制得本发明的包膜氟磷灰石粉。
其中，上述的粘结剂采用碳酸氢钠。
上述的一种高强度电工陶瓷的制备方法，按照以下步骤进行:
(1)先将称取的上述原料通过粉碎机粉碎至粒径≤500微米；
(2)再将步骤(1)所得的原料输送至混合机中，加入重量比15％的去离子水分散混匀，得物料；
(3)然后将物料注入模具中，随后连同模具放置于空气干燥箱中，以15℃/min升温速度加热至250℃，并保温40min固化，固化后脱模得到湿坯，将湿坯置于真空干燥箱中进行干燥以得到素坯；
(4)接着将素坯在流通空气炉中预加热处理，先将炉温升至380℃，保温20min，再次升温至440℃，保温30min，之后随空气炉冷却至室温；
(5)随后将预加热后的素坯置于烧结炉中烧结处理1h，烧结温度控制在540℃，烧结完毕最后空冷至室温即制得本发明的高强度电工陶瓷。
实施例2
一种高强度电工陶瓷，称取以下原料备用：氧化铝25kg、氮化钒15kg、碳化硅纤维15kg、包膜氟磷灰石粉25kg、三氧化二钇6kg、二氧化钛10kg、氧化锌15kg、三氧化镍10kg、五氧化二磷6kg、四钛酸钡5kg、异丙醇铝4kg、氧化锡3kg、聚乙烯蜡2kg、锡酸钙3kg和粘结剂3kg；
上述的包膜氟磷灰石粉通过以下步骤制得：先取25kg的氟磷灰石用酒精进行球磨分散处理5h，得到的浆料干燥后于400℃下焙烧2.5h，冷却至室温后再加入相当于其重量2％的硬脂酸铵、3％的椰子油脂肪酸二乙醇酰胺以及15％的去离子水，超声震荡25min后，再于70℃恒温水浴中搅拌45min，得改性复混液；之后向改性复混液中加入相当于其重量20％、质量浓度为25％的al(no3)3溶液，同时加入适量氨水调节ph值至9，搅拌35min后，静置2.5h后，经过滤、洗涤、干燥处理后，在500℃烧结2.5h，自然冷却至室温即制得本发明的包膜氟磷灰石粉。
其中，上述的粘结剂采用乙基三甲氧基硅烷。
上述的一种高强度电工陶瓷的制备方法，按照以下步骤进行:
(1)先将称取的上述原料通过粉碎机粉碎至粒径≤500微米；
(2)再将步骤(1)所得的原料输送至混合机中，加入重量比20％的去离子水分散混匀，得物料；
(3)然后将物料注入模具中，随后连同模具放置于空气干燥箱中，以20℃/min升温速度加热至300℃，并保温45min固化，固化后脱模得到湿坯，将湿坯置于真空干燥箱中进行干燥以得到素坯；
(4)接着将素坯在流通空气炉中预加热处理，先将炉温升至400℃，保温25min，再次升温至460℃，保温35min，之后随空气炉冷却至室温；
(5)随后将预加热后的素坯置于烧结炉中烧结处理1.5h，烧结温度控制在560℃，烧结完毕最后空冷至室温即制得本发明的高强度电工陶瓷。
实施例3
一种高强度电工陶瓷，称取以下原料备用：氧化铝30kg、氮化钒20kg、碳化硅纤维20kg、包膜氟磷灰石粉30kg、三氧化二钇8kg、二氧化钛15kg、氧化锌20kg、三氧化镍15kg、五氧化二磷8kg、四钛酸钡6kg、异丙醇铝5kg、氧化锡4kg、聚乙烯蜡3kg、锡酸钙5kg和粘结剂5kg；
上述的包膜氟磷灰石粉通过以下步骤制得：先取30kg的氟磷灰石用酒精进行球磨分散处理6h，得到的浆料干燥后于420℃下焙烧3h，冷却至室温后再加入相当于其重量3％的硬脂酸铵、4％的椰子油脂肪酸二乙醇酰胺以及20％的去离子水，超声震荡30min后，再于75℃恒温水浴中搅拌50min，得改性复混液；之后向改性复混液中加入相当于其重量25％、质量浓度为25％的al(no3)3溶液，同时加入适量氨水调节ph值至10，搅拌40min后，静置3h后，经过滤、洗涤、干燥处理后，在520℃烧结3h，自然冷却至室温即制得本发明的包膜氟磷灰石粉。
其中，上述的粘结剂采用n-羟甲基丙烯酰胺。
上述的一种高强度电工陶瓷的制备方法，按照以下步骤进行:
(1)先将称取的上述原料通过粉碎机粉碎至粒径≤500微米；
(2)再将步骤(1)所得的原料输送至混合机中，加入重量比25％的去离子水分散混匀，得物料；
(3)然后将物料注入模具中，随后连同模具放置于空气干燥箱中，以25℃/min升温速度加热至350℃，并保温50min固化，固化后脱模得到湿坯，将湿坯置于真空干燥箱中进行干燥以得到素坯；
(4)接着将素坯在流通空气炉中预加热处理，先将炉温升至420℃，保温30min，再次升温至480℃，保温40min，之后随空气炉冷却至室温；
(5)随后将预加热后的素坯置于烧结炉中烧结处理2h，烧结温度控制在580℃，烧结完毕最后空冷至室温即制得本发明的高强度电工陶瓷。
实施例4
一种高强度电工陶瓷，称取以下原料备用：氧化铝25kg、氮化钒15kg、碳化硅纤维15kg、包膜氟磷灰石粉25kg、三氧化二钇6kg、二氧化钛10kg、氧化锌15kg、三氧化镍10kg、五氧化二磷6kg、四钛酸钡5kg、异丙醇铝4kg、氧化锡3kg、聚乙烯蜡2kg、锡酸钙3kg和粘结剂3kg；
上述的包膜氟磷灰石粉通过以下步骤制得：先取25kg的氟磷灰石用酒精进行球磨分散处理4h，得到的浆料干燥后于420℃下焙烧2h，冷却至室温后再加入相当于其重量1％的硬脂酸铵、4％的椰子油脂肪酸二乙醇酰胺以及20％的去离子水，超声震荡20min后，再于75℃恒温水浴中搅拌40min，得改性复混液；之后向改性复混液中加入相当于其重量15％、质量浓度为25％的al(no3)3溶液，同时加入适量氨水调节ph值至10，搅拌30min后，静置3h后，经过滤、洗涤、干燥处理后，在480℃烧结3h，自然冷却至室温即制得本发明的包膜氟磷灰石粉。
其中，上述的粘结剂采用碳酸氢钠。
上述的一种高强度电工陶瓷的制备方法，按照以下步骤进行:
(1)先将称取的上述原料通过粉碎机粉碎至粒径≤500微米；
(2)再将步骤(1)所得的原料输送至混合机中，加入重量比15％的去离子水分散混匀，得物料；
(3)然后将物料注入模具中，随后连同模具放置于空气干燥箱中，以25℃/min升温速度加热至250℃，并保温50min固化，固化后脱模得到湿坯，将湿坯置于真空干燥箱中进行干燥以得到素坯；
(4)接着将素坯在流通空气炉中预加热处理，先将炉温升至420℃，保温20min，再次升温至440℃，保温40min，之后随空气炉冷却至室温；
(5)随后将预加热后的素坯置于烧结炉中烧结处理1h，烧结温度控制在580℃，烧结完毕最后空冷至室温即制得本发明的高强度电工陶瓷。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。