本发明属于陶瓷材料,涉及一种高强度绝缘陶瓷及其制备方法和应用。
背景技术:
1、陶瓷的传统概念是指所有以粘土等无机非金属矿物为原料的人工工业产品,它包括由粘土或含有粘土的混合物经混炼,成形,煅烧而制成的各种制品。现代陶瓷又称新型陶瓷、精细陶瓷或特种陶瓷,常用非硅酸盐类化工原料或人工合成原料,如氧化物(氧化铝、氧化锆、氧化钛等)和非氧化物(氮化硅、碳化硼等)制造,现有的陶瓷种类很多,现己被广泛用于化工领域、电子领域等。其中氧化铝陶瓷和钛酸钡具有优异的物理化学性能,称为电学领域常用的材料之一。现有技术中氧化铝制备的绝缘电阻值低,绝缘性能不高,降低了产品的耐用性能。
2、因此,研发出一种具有高强绝缘性、耐高温、耐磨耐腐蚀和耐老化性能的绝缘陶瓷材料是目前电子领域的重要方向。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种高强度绝缘陶瓷及其制备方法和应用,具有高绝缘性、耐磨耐腐蚀性和耐老化的特点。
2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现:
3、一种高强度绝缘陶瓷,所述高强度绝缘陶瓷包括以下重量份的原料:
4、30-45重量份混合改性填料、10-15重量份云母粉、2-7重量份石英粉、5-10重量份氧化铝、5-10重量份氮化硅和1-5重量份烧结助剂、30-50重量份去离子水。
5、作为本发明的一种优选技术方案,所述云母粉目数大小为200目,白度为80;所述石英粉目数大小为200目;所述所述烧结助剂为三元助剂中cao-mgf2-sio2、bao-zro2-sio2、mgo-sio2-zro2和bao-zro2-cao中的至少一种。
6、作为本发明的一种优选技术方案,所述混合改性填料的制备方法包括以下步骤:
7、(1)将干燥后的玻璃纤维加入无水乙醇中,超声分散,得到玻璃纤维乙醇分散液,待用;
8、(2)将偶联剂加入到无水乙醇中,同时加入中和剂,调节ph值,磁力搅拌20min后,得到偶联剂乙醇分散液,待用;
9、(3)将偶联剂乙醇分散液加入玻璃纤维乙醇分散液中,边加边搅拌均匀,超声分散,加热搅拌3h,结束反应,得到表面改性的玻璃纤维乙醇悬浊液;
10、(4)将含锆陶瓷纤维分散到氢氧化钠水溶液中,超声分散,搅拌得到含锆陶瓷纤维悬浊液,待用;
11、(5)将表面改性的玻璃纤维乙醇悬浊液与含锆陶瓷纤维悬浊液按重量配比为1:3的比例混合,在恒温和高速搅拌的条件下进行混合,混合均匀后进行搅拌反应,超声分散15~20min,加热搅拌30~40min,过滤,得到混合改性填料。
12、作为本发明的一种优选技术方案,在步骤(1)中,所述超声分散时间为15-20min。
13、作为本发明的一种优选技术方案,在步骤(2)中,所述中和剂为10-20%氢氧化钠水溶液,ph值调节为7-8。
14、作为本发明的一种优选技术方案,在步骤(3)中,所述超声分散时间为30-40min。
15、作为本发明的一种优选技术方案,在步骤(4)中,所述超声分散时间为20-30min。
16、作为本发明的一种优选技术方案,在步骤(5)中,所述恒温温度为70-80℃,高速搅拌的搅拌速度为500-700r/min,搅拌反应时间为2-3h。
17、作为本发明的一种优选技术方案,所述高强度绝缘陶瓷的制备方法包括以下步骤:
18、s1、按照重量份数称取云母粉、石英粉、氧化铝和氮化硅,放入研磨机中进行研磨,过筛,再加入混合改性填料和烧结助剂,加入去离子水,升温,超声混合,搅拌均匀,然后在制粒机中加工得到混合粉料,干燥待用;
19、s2、在氮气保护下,将混合粉料置于模具中,在规定时间内升温,并在该温度下保温;然后在高温下进行煅烧,保温,得到陶瓷毛坯,将毛坯进行脱模和切割后,冷却,得到高强度绝缘陶瓷。
20、作为本发明的一种优选技术方案,在步骤s1中,所述过筛筛网目数为300-400目,升温温度为150-200℃。
21、作为本发明的一种优选技术方案,在步骤s2中,所述规定时间为30-50min,升温温度范围为180-200℃,保温时间为30-40min。
22、作为本发明的一种优选技术方案,在步骤s2中,所述煅烧温度为1300-1400℃,保温时间为2-4h。
23、本发明的有益效果:
24、本发明制备的高强度绝缘陶瓷,利用了具有绝缘性质含锆陶瓷纤维通过填料共混改性的方式与表面处理后的玻璃纤维进行共混改性,两者共混改性后作为功能性填料加入,使得制备的陶瓷材料具有更高强度的绝缘性、耐温性和更耐老化的特点。而且在高强度绝缘材料的制备过程中添加了石英粉、云母粉、氮化硅和氧化铝,石英粉、云母粉和氮化硅具有高的绝缘性和耐磨耐腐蚀性,氧化铝具有极强的耐高温性质,各种原料在烧结助剂的协同作用下,使制得的陶瓷材料绝缘性和耐磨耐腐蚀性增加,同时产品能长期保持较高的光滑度,具有较高的耐温性,产品使用寿命延长,更换成本低,从而扩大了陶瓷材料在电子产品中的应用。
1.一种高强度绝缘陶瓷,其特征在于:所述高强度绝缘陶瓷包括以下重量份的原料:30-45重量份混合改性填料、10-15重量份云母粉、2-7重量份石英粉、5-10重量份氧化铝、5-10重量份氮化硅和1-5重量份烧结助剂、30-50重量份去离子水;
2.根据权利要求1所述的一种高强度绝缘陶瓷,其特征在于:所述云母粉目数大小为200目,白度为80。
3.根据权利要求1所述的一种高强度绝缘陶瓷,其特征在于:所述石英粉目数大小为200目。
4.根据权利要求1所述的一种高强度绝缘陶瓷,其特征在于:所述烧结助剂为三元助剂中cao-mgf2-sio2、bao-zro2-sio2、mgo-sio2-zro2和bao-zro2-cao中的至少一种。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的高强度绝缘陶瓷的制备方法,其特征在于:所述高强度绝缘陶瓷的制备方法包括以下步骤:
6.一种如权利要求1-4任一项所述的高强度绝缘陶瓷的应用,其特征在于:所述高强度绝缘陶瓷应用于绝缘子。