[发明专利]一种低热膨胀系数复相陶瓷及其制备方法

说明书

本发明提供了一种低热膨胀系数复相陶瓷及其制备方法，属于复相陶瓷技术领域。本发明提供低热膨胀系数复相陶瓷由以下质量份的原料制备得到：磷酸锆粉65～70份；硅灰石粉20～25份；烧结助剂2～4份；聚乙烯醇1.5～2份。本发明以磷酸锆粉和硅灰石粉作为主要原料，从微观结构来看，磷酸锆呈层状，硅灰石具有高长径比，呈针状，能够插入磷酸锆的层状结构中与磷酸锆形成插层结构，使得复相陶瓷具有低热膨胀系数。同时，磷酸锆和硅灰石形成的插层结构还能够提高材料的机械强度，降低材料的导电性能，使复相陶瓷材料能够应用于严苛的使用环境中。

技术领域

本发明涉及复相陶瓷技术领域，特别涉及一种低热膨胀系数复相陶瓷及其制备方法。

背景技术

陶瓷材料是最重要的无机非金属材料之一，是继金属材料、非金属材料之后兼有金属材料和高分子材料共同优点的材料，与现代化建设和人类生活息息相关。我国陶瓷技术相对较成熟，从以前的易碎性陶瓷到现代的结构陶瓷和功能陶瓷，陶瓷改性的脚步从未停止过，高性能的陶瓷在未来的生产生活中必将发挥重要的作用。

陶瓷材料使用在苛刻的环境中对性能有严格的要求，一般在热应力下受到冲击容易破坏，抗热震性差，这跟材料的热膨胀系数相关，而低热膨胀陶瓷材料在抗耐热冲击方面有明显优势。然而，陶瓷材料生产的原材料多为多种无机矿物粉体，由于各种矿物的膨胀性能存在差异，使用热膨胀系数较高的粉体会影响整个陶瓷的性能，在烧结过程中容易产生裂纹，所得陶瓷制品抗耐热冲击性能差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种低热膨胀系数复相陶瓷及其制备方法。本发明提供的复相陶瓷具有低热膨胀系数，同时具有高机械强度和低介电系数。

为了实现上述发明的目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种低热膨胀系数复相陶瓷，由包括以下质量份的原料制备得到：

所述低热膨胀系数复相陶瓷包括硅酸钙相和磷酸锆相。

优选的，所述原料包括：

优选的，所述低热膨胀系数复相陶瓷在10^-6/K下的热膨胀系数≤4.1。

优选的，所述磷酸锆粉的粒度≤1μm；所述硅灰石粉的粒度≥100目，所述硅灰石粉中硅酸钙的质量百分含量≥94％。

优选的，所述烧结助剂为氧化锌、氧化镁、氧化铜和氧化硼中的两种或两种以上。

本发明提供了一种低热膨胀系数复相陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

(1)将磷酸锆粉、硅灰石粉和烧结助剂混合，进行干磨，得到混合粉料；

(2)将所述混合粉料与聚乙烯醇水溶液混合，进行湿磨，得到混合坯料；

(3)对所述混合坯料依次进行预压制、冷等静压成型、干燥和烧结，得到低热膨胀系数复相陶瓷。

优选的，所述干磨的转速为45～60r/min，时间为10～30min，所述混合粉料的细度D₅₀≤45μm。

优选的，所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度为8～16％；

所述湿磨的转速为50～60r/min，时间为20～30min；

所述混合坯料的水分含量为15～25wt％。

优选的，所述预压制的压力为10～15MPa，时间为20～30min；

所述冷等静压成型的压力为250～300MPa，时间为20～40min。