本发明涉及结构陶瓷产品制备技术,具体的,其展示一种高热导氮化铝陶瓷片快速制备方法。
背景技术:
氮化铝陶瓷的理论热导率非常高(约320w/m·k),接近beo和sic,是al2o3的5倍以上。
氮化铝,共价键化合物,是原子晶体,属类金刚石氮化物、六方晶系,纤锌矿型的晶体结构,无毒,呈白色或灰白色。aln最高可稳定到2200℃。室温强度高,且强度随温度的升高下降较慢。导热性好,热膨胀系数小,是良好的耐热冲击材料。抗熔融金属侵蚀的能力强,是熔铸纯铁、铝或铝合金理想的坩埚材料。氮化铝还是电绝缘体,介电性能良好,用作电器元件也很有希望。利用氮化铝陶瓷具有较高的室温和高温强度,膨胀系数小,导热性好的特性,可以用作高温结构件热交换器材料等。
但是氮化铝陶瓷在工业生产过程中,一般需要加入其它成分的烧结助剂才能够制备,因而导致热导率大幅下降,一般约为170~200w/m·k。
因此,有必要提供一种高热导氮化铝陶瓷片快速制备方法来解决上述问题。
技术实现要素:
本发明的目的是提供一种高热导氮化铝陶瓷片快速制备方法,通过不添加烧结助剂的快速制备,提升烧结生产效率和产品的热导率性能,同时降低成本。
技术方案如下:
一种高热导氮化铝陶瓷片快速制备方法,具体步骤如下:
1)将氮化铝粉体装入石墨模具,压实;
2)将模具置于直流热压烧结装置中,电极在氮化铝粉体两侧加以压力和直流电压,控制电流,获得合适的反应温度,完成烧结;
3)降温,得到氮化铝陶瓷片。
进一步的,步骤1)中,氮化铝粉体中,氮化铝粒度为1微米,氧含量小于1wt.%,不用加入任何烧结助剂。
进一步的,步骤2)具体为:控制电流强度,使其快速加热到1600~1800℃,同时加压50~100mpa,保温3~5分钟。
进一步的,步骤2)中,烧结电极及模具的优选材料为高纯石墨。
进一步的,步骤2)中,烧结时间不超过10分钟。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1)大幅减少了工艺步骤,不需要添加烧结助剂进行混粉;
2)与传统的常压高温烧结工艺相比,使用的烧结温度下降了100~200℃;
3)烧结时间不超过10分钟,从而提高了生产效率,显著节约能源;
4)不用添加烧结助剂,制备的产品热导率更高,产品质量高。
具体实施方式
实施例:
本实施例展示一种高热导氮化铝陶瓷片快速制备方法,具体步骤如下:
(1)称取氮化铝25克,装入直径40毫米的圆柱形石墨模具中,压实;
(2)将模具置于直流热压烧结装置中,程序控制电流强度约7000a,可以在10分钟内加热至1600℃,同时加压70mpa,保温5分钟;
(3)关掉电源,随炉降温,得到氮化铝陶瓷片;
(4)将步骤3所得陶瓷片进行机械加工,抛光得到氮化铝陶瓷片。
其中:
步骤1)中,氮化铝粒度为1微米,氧含量小于1wt.%,不用加入任何烧结助剂。
步骤(3)仅为本实施例的一展现形式,其加热温度范围可在1600~1800℃,加压范围可在50~100mpa,保温时间可在3~5分钟。
烧结电极及模具的优选材料为高纯石墨。
同时烧结时间不超过10分钟。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
1)大幅减少了工艺步骤,不需要添加烧结助剂进行混粉;
2)与传统的常压高温烧结工艺相比,使用的烧结温度下降了100~200℃;
3)烧结时间不超过10分钟,从而提高了生产效率,显著节约能源;
4)不用添加烧结助剂,制备的产品热导率更高,产品质量高。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。