一种复合导电陶瓷及其制备方法与流程

文档序号:15977761发布日期:2018-11-16 23:58阅读:384来源:国知局
本发明涉及特种陶瓷领域,具体是一种复合导电陶瓷。
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陶瓷在中国有悠久的历史,如今已在全世界范围内广泛使用,日常生活中的餐具就是常见的一种陶瓷,陶瓷是用陶土和瓷土这两种不同性质的粘土为原料,经过配料、成型、干燥、焙烧等工艺流程制成的器物,陶瓷的发展史是中华文明史的一个重要的组成部分,中国作为四大文明古国之一,为人类社会的进步和发展做出了卓越的贡献,其中陶瓷的发明和发展更具有独特的意义,中国历史上各朝各代有着不同艺术风格和不同技术特点。随着科技的发展和新领域的需要,陶瓷也出现了许多新的种类,导电陶瓷就是其中一种。通常陶瓷是良好的绝缘体,但是导电陶瓷具有金属态的导电特性,在许多特殊环境与场合得到了广泛应用。导电陶瓷为我们的生活和工作带来了方便,但是随着应用领域要求的提高,现有导电陶瓷的电阻率还需要降低,人们也在研究电阻率低的导电陶瓷。技术实现要素:本发明的目的在于提供一种复合导电陶瓷,以解决上述
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中提出的问题。为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种复合导电陶瓷,包括以下重量份的原料:单硬脂酸甘油酯5.6-7.3份、黄原胶2.4-3.6份、纳米碳化硅粉末1.7-2.5份、二氧化硅粉体31-36.7份、钛酸铝6.2-8.1份、氮化钛1.7-3.5份、玻璃微珠4.8-7.5份、氧化镧1.4-3份、植物淀粉4.8-6.4份和丙三醇13.6-16.8份。作为本发明进一步的方案:植物淀粉包括绿豆淀粉、玉米淀粉、甘薯淀粉、高粱淀粉和甘蔗淀粉中的至少三种。作为本发明进一步的方案:二氧化硅粉体的粒径为0.32-0.68mm,纳米碳化硅粉末的粒径为120-230nm。所述复合导电陶瓷的制备方法,具体步骤如下:步骤一,将植物淀粉糊化,将糊化淀粉、钛酸铝、氮化钛、玻璃微珠和黄原胶与其体积0.2-0.33倍的质量分数为2-3.6%的硫酸溶液在行星球磨机中球磨8-13小时并且过150目筛,得到第一混合物;步骤二,将纳米碳化硅粉末和氧化镧加入丙三醇中并且超声波分散均匀,然后在磁场中处理10-16分钟,然后陈化4-8小时,得到第二混合物;步骤三,将第一混合物、第二混合物、单硬脂酸甘油酯、二氧化硅粉体与适量的去离子水在快速球磨机中球磨,得到浆料,将浆料进行喷雾干燥制粒,将制得的料粒经过冷等静压成型,形成毛坯;步骤四,将毛坯在惰性气体气氛下的烧结炉中在5-7.8mpa和580-720摄氏度下煅烧90-135分钟,以15-20摄氏度/分钟的速率升温至1050-1180摄氏度并且烧结4-7.5小时,自然冷却至室温,即得到成品。作为本发明进一步的方案:步骤二中超声波的功率为90-120w,超声波的频率为16-19khz。作为本发明进一步的方案:步骤二中磁场的强度为4500-5850高斯。作为本发明进一步的方案:步骤三中喷雾干燥的温度为36-45摄氏度,喷雾干燥的压强为2.4-4.3mpa。与现有技术相比,本发明的有益效果是:本产品原料来源广泛,制备工艺简单,通过将各种原料进行配合作用,制备的成品电阻率远低于现有导电陶瓷,并且具有良好的抗弯强度和耐压强度,可以满足导电陶瓷的使用需求。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。实施例1一种复合导电陶瓷,包括以下重量份的原料:单硬脂酸甘油酯5.6份、黄原胶2.4份、纳米碳化硅粉末1.7份、二氧化硅粉体31份、钛酸铝6.2份、氮化钛1.7份、玻璃微珠4.8份、氧化镧1.4份、植物淀粉4.8份和丙三醇13.6份。植物淀粉包括绿豆淀粉、玉米淀粉和高粱淀粉的混合物。所述复合导电陶瓷的制备方法,具体步骤如下:步骤一,将植物淀粉糊化,将糊化淀粉、钛酸铝、氮化钛、玻璃微珠和黄原胶与其体积0.26倍的质量分数为2.7%的硫酸溶液在行星球磨机中球磨11.6小时并且过150目筛,得到第一混合物;步骤二,将纳米碳化硅粉末和氧化镧加入丙三醇中并且超声波分散均匀,超声波的功率为105w,超声波的频率为17khz,然后在磁场中处理13分钟,然后陈化6.6小时,得到第二混合物;步骤三,将第一混合物、第二混合物、单硬脂酸甘油酯、二氧化硅粉体与适量的去离子水在快速球磨机中球磨,得到浆料,将浆料进行喷雾干燥制粒,将制得的料粒经过冷等静压成型,形成毛坯;步骤四,将毛坯在惰性气体气氛下的烧结炉中在5.9mpa和650摄氏度下煅烧108分钟,以16摄氏度/分钟的速率升温至1070摄氏度并且烧结5.5小时,自然冷却至室温,即得到成品。实施例2一种复合导电陶瓷,包括以下重量份的原料:单硬脂酸甘油酯6.4份、黄原胶2.8份、纳米碳化硅粉末2份、二氧化硅粉体33.4份、钛酸铝6.9份、氮化钛2.2份、玻璃微珠5.6份、氧化镧1.9份、植物淀粉5.1份和丙三醇14.5份。二氧化硅粉体的粒径为0.54mm,纳米碳化硅粉末的粒径为170nm。所述复合导电陶瓷的制备方法,具体步骤如下:步骤一,将植物淀粉糊化,将糊化淀粉、钛酸铝、氮化钛、玻璃微珠和黄原胶与其体积0.28倍的质量分数为3.3%的硫酸溶液在行星球磨机中球磨12小时并且过150目筛,得到第一混合物;步骤二,将纳米碳化硅粉末和氧化镧加入丙三醇中并且超声波分散均匀,然后在4860高斯的磁场中处理15分钟,然后陈化6小时,得到第二混合物;步骤三,将第一混合物、第二混合物、单硬脂酸甘油酯、二氧化硅粉体与适量的去离子水在快速球磨机中球磨,得到浆料,将浆料进行喷雾干燥制粒,将制得的料粒经过冷等静压成型,形成毛坯;步骤四,将毛坯在惰性气体气氛下的烧结炉中在7.3mpa和680摄氏度下煅烧130分钟,以20摄氏度/分钟的速率升温至1130摄氏度并且烧结6小时,自然冷却至室温,即得到成品。实施例3一种复合导电陶瓷,包括以下重量份的原料:单硬脂酸甘油酯7.1份、黄原胶3.3份、纳米碳化硅粉末2.3份、二氧化硅粉体35.4份、钛酸铝7.7份、氮化钛3.2份、玻璃微珠6.9份、氧化镧2.8份、植物淀粉6.1份和丙三醇16.2份。植物淀粉包括绿豆淀粉、玉米淀粉、甘薯淀粉、高粱淀粉和甘蔗淀粉的混合物。所述复合导电陶瓷的制备方法,具体步骤如下:步骤一,将植物淀粉糊化,将糊化淀粉、钛酸铝、氮化钛、玻璃微珠和黄原胶与其体积0.29倍的质量分数为3.1%的硫酸溶液在行星球磨机中球磨11.6小时并且过150目筛,得到第一混合物;步骤二,将纳米碳化硅粉末和氧化镧加入丙三醇中并且超声波分散均匀,然后在磁场中处理14分钟,然后陈化5.7小时,得到第二混合物;步骤三,将第一混合物、第二混合物、单硬脂酸甘油酯、二氧化硅粉体与适量的去离子水在快速球磨机中球磨,得到浆料,将浆料进行喷雾干燥制粒,喷雾干燥的温度为42摄氏度,喷雾干燥的压强为3.6mpa,将制得的料粒经过冷等静压成型,形成毛坯;步骤四,将毛坯在惰性气体气氛下的烧结炉中在6.6mpa和650摄氏度下煅烧110分钟,以18摄氏度/分钟的速率升温至1160摄氏度并且烧结6.9小时,自然冷却至室温,即得到成品。实施例4一种复合导电陶瓷,包括以下重量份的原料:单硬脂酸甘油酯7.3份、黄原胶3.6份、纳米碳化硅粉末2.5份、二氧化硅粉体36.7份、钛酸铝8.1份、氮化钛3.5份、玻璃微珠7.5份、氧化镧3份、植物淀粉6.4份和丙三醇16.8份。植物淀粉包括玉米淀粉、甘薯淀粉、高粱淀粉和甘蔗淀粉的混合物。二氧化硅粉体的粒径为0.54mm,纳米碳化硅粉末的粒径为180nm。所述复合导电陶瓷的制备方法,具体步骤如下:步骤一,将植物淀粉糊化,将糊化淀粉、钛酸铝、氮化钛、玻璃微珠和黄原胶与其体积0.27倍的质量分数为2.7%的硫酸溶液在行星球磨机中球磨12小时并且过150目筛,得到第一混合物;步骤二,将纳米碳化硅粉末和氧化镧加入丙三醇中并且超声波分散均匀,超声波的功率为106w,超声波的频率为18khz,然后在5360高斯的磁场中处理14分钟,然后陈化7.5小时,得到第二混合物;步骤三,将第一混合物、第二混合物、单硬脂酸甘油酯、二氧化硅粉体与适量的去离子水在快速球磨机中球磨,得到浆料,将浆料进行喷雾干燥制粒,喷雾干燥的温度为44摄氏度,喷雾干燥的压强为3.3mpa,将制得的料粒经过冷等静压成型,形成毛坯;步骤四,将毛坯在惰性气体气氛下的烧结炉中在7.5mpa和710摄氏度下煅烧105分钟,以19摄氏度/分钟的速率升温至1140摄氏度并且烧结6小时,自然冷却至室温,即得到成品。对比例1除不含有黄原胶,其余原料和制备方法均与实施例2相同。对比例2采用现有导电陶瓷作为对比例2。将实施例1-4的产品和对比例1-2的产品进行性能测试,测试结果见表1。表1电阻率/ω*cm抗弯强度/mpa耐压强度/mpa实施例14.67**10-34.3737.8实施例24.12**10-34.5739.4实施例34.46**10-34.2338.6实施例44.89**10-33.8836.5对比例13.84*10-23.1933.4对比例23.45*10-23.4532.1从表1中可以看出,实施例1-4的产品在电阻率上低于对比例1-2的产品,在抗弯强度和耐压强度上均高于对比例1-2的产品,可以满足人们的使用需求。对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。当前第1页12
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