一种氧化物基金属陶瓷电热材料的制备方法与流程

本发明涉及陶瓷材料制备领域，且特别涉及一种氧化物基金属陶瓷电热材料的制备方法。

背景技术：

1、随着我国社会的不断进步和经济的持续发展，对加热方式和材料的需求也越来越大，小型加热元件应用领域也在不断扩大。电热材料是利用电流加热效应将电能转化为热能的电阻加热材料。它的应用范围很广，包括地暖、智能纺织品、汽车加热玻璃、车窗除雾器和柔性除冰装置。传统的金属电热材料，如ni-cr合金和fe-cr-al合金，是应用最广泛的。中国发明专利(cn112941371a)公开了一种采用不同的材料配比制成的镍铬基高高电阻电热合金材料，所得到的电热合金材料能够应用于环境较为恶劣的情况下，在使用过程中的安全性更高。中国发明专利(cn113802052a)公开了一种含稀土铒元素的电热合金材料，通过优化fe-cr-al系电热合金的元素组成及其配比，来改善合金的微观组织，提高产品的使用寿命。但电热合金材料能耗高、成本高、加热不均匀、易被酸碱腐蚀，在生产过程中对环境造成严重污染。这些极大地阻碍了它们的应用。基于可持续发展理念，开发性能优异的新型电热材料已成为电热材料研究的热点。

2、陶瓷电加热材料与传统金属基电加热材料相比，具有熔点更高、耐高温、耐腐蚀、硬度更高、环保、使用寿命更长等优点。陶瓷不仅能满足小型加热元件的电气和结构要求，还能简化产品制备过程，降低生产成本。陶瓷加热材料结合了金属和陶瓷的优异性能。它是一种粉末冶金制备的陶瓷基体复合材料。金属作为粘结相，填补陶瓷骨架的缝隙，为电子提供导电路径，陶瓷作为骨架元件，保证结构的稳定性，调节电阻。金属陶瓷作为一种电阻加热元件，其电加热特性在很大程度上取决于其电阻率，而金属陶瓷的体积电阻率在很大程度上取决于金属填料的加入量。中国发明专利(cn112375951a)公开了一种金属陶瓷发热材料及其制备方法，不仅能够避免常用ptc电阻与mch陶瓷发热体生产工艺复杂、生产周期较长、产品一致性差等缺点，还能更大程度的降低生产成本。但其制备过程中掺加了较多含量的融化态石蜡作为成型剂，很容易使得脱脂后坯体产生裂纹，导致良品率不高。

3、更大程度的降低生产成本。但其制备过程中掺加了较多含量的融化态石蜡作为成型剂，很容易使得脱脂后坯体产生裂纹，导致良品率不高。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种氧化物基金属陶瓷电热材料的制备方法，制得的氧化物基金属陶瓷制品，具有优异的电学性能和电学性能。

2、一种氧化物基金属陶瓷电热材料的制备方法，包括以下步骤：

3、(1)称取金属粉末和氧化物粉末；

4、(2)将称量得到的金属粉末和氧化物粉末放入球磨机中并加入液体球磨介质进行球磨；

5、(3)将球磨得到的料浆进行干燥处理；

6、(4)将干燥后得到的混合物粉料放置在玛瑙研钵中加入粘结剂并进行研磨造粒；

7、(5)采用单向轴压法对造粒得到的粉料进行压制成型；

8、(6)将压制成型后得到的坯体放置在管式炉加热区中进行真空烧结，得到氧化物基金属陶瓷制品。

9、其中，所述步骤(1)的金属粉末和氧化物粉末的重量比为(27-45)：(55-73)。

10、其中，所述步骤(1)的金属粉末和氧化物粉末的重量比为40：60。

11、其中，所述金属粉末选自ni，al或fe；

12、所述氧化物粉末选自zno2，zro2，al2o3或zno2。

13、其中，步骤(2)中，所述液体球磨介质为无水乙醇，所述磨球为氧化锆材质，所述的球磨条件为球：料：无水乙醇的质量比为6:1:3，转速为200rpm，球磨时间为8h。

14、其中，步骤(3)中，所述干燥的温度为25-30℃，干燥时间为24h。

15、其中，步骤(4)中粘结剂的添加量为金属粉末和氧化物粉末总质量的10-15wt％。

16、其中，步骤(4)中所述粘结剂为pva水溶液，pva水溶液中所含pva质量分数为5wt％。

17、其中，步骤(5)的压制条件包括压力为10mpa，保压时间为1min。

18、

19、其中，步骤(6)中烧结条件为25℃-900℃升温速率5℃/min，900℃-烧结温度2℃/min，在烧结温度保温2h之后以3℃/min的速率降温至25℃，所述烧结温度为1370-1380℃。

20、相较于现有技术，本发明通过设计合理比例的金属粉末和氧化物粉末在特定的生产工艺来制备得到氧化物基金属陶瓷电热材料。本发明以氧化物粉末和金属粉末作为原料，来生产得到具有优异性能的金属陶瓷材料。一方面，金属粘结相所形成的传导路径为电子传输提供了轨道，金属相网络极大程度的提高了电学性能；另一方面，由于金属具有塑性变形的能力，金属相均匀分布在陶瓷基体中能够有效的分散应力，增强材料的力学性能。本发明所制得的金属陶瓷不仅能够满足电热材料的性能要求，而且生产工艺简单、产品均一性好、生产成本低、无污染物排放，有利于绿色环保可持续性发展。

技术特征：

1.一种氧化物基金属陶瓷电热材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的氧化物基金属陶瓷电热材料的制备方法，其特征在于：

3.如权利要求1所述的氧化物基金属陶瓷电热材料的制备方法，其特征在于：

4.如权利要求2所述的氧化物基金属陶瓷电热材料的制备方法，其特征在于：

5.如权利要求1、2、3或4所述的氧化物基金属陶瓷电热材料的制备方法，其特征在于：

6.如权利要求1、2、3或4所述的氧化物基金属陶瓷电热材料的制备方法，其特征在于：

7.如权利要求1、2、3或4所述的氧化物基金属陶瓷电热材料的制备方法，其特征在于：

8.如权利要求1、2、3或4所述的氧化物基金属陶瓷电热材料的制备方法，其特征在于：

9.如权利要求1、2、3或4所述的氧化物基金属陶瓷电热材料的制备方法，其特征在于：

10.如权利要求1、2、3或4所述的氧化物基金属陶瓷电热材料的制备方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开一种氧化物基金属陶瓷电热材料的制备方法，包括以下步骤：(1)称取金属粉末和氧化物粉末；(2)将称量得到的金属粉末和氧化物粉末放入球磨机中并加入液体球磨介质进行球磨；(3)将球磨得到的料浆进行干燥处理；(4)将干燥后得到的混合物粉料放置在玛瑙研钵中加入粘结剂并进行研磨造粒；(5)采用单向轴压法对造粒得到的粉料进行压制成型；(6)将压制成型后得到的坯体放置在管式炉加热区中进行真空烧结，得到氧化物基金属陶瓷制品。本发明所制得的金属陶瓷不仅能够满足电热材料的性能要求，而且生产工艺简单、产品均一性好、生产成本低、无污染物排放，有利于绿色环保可持续性发展。

技术研发人员：刘华臣,吴聪,谭健,彭峥,黄婷,唐良颖
受保护的技术使用者：湖北中烟工业有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13