[发明专利]一种耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料及其制备方法

说明书

本发明提出一种耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料及其制备方法。材料为氮化硼基复合陶瓷绝缘材料，材料按质量百分比包括以下组分：氮化硼60～90wt％、二氧化硅10～40wt％；该制备方法包括将质量百分比为60～90wt％氮化硼和10～40wt％二氧化硅的比例混料、烘干、破碎后，进行预压、烧结的步骤。本发明的耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料及其制备方法，与现有技术相比具有良好的综合性能，使材料在具有良好的电绝缘性的同时，具有高致密度、高强度以及良好的耐高温抗热震性能的优点。

技术领域

本发明属于陶瓷材料领域，特别涉及一种耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料及其制备方法。

背景技术

六方氮化硼(h-BN)陶瓷具有高的熔点(3000℃)，密度小(2.2g/cm³)，热导率高(为251.4W.m^-1.K^-1)、击穿电压高(约为30KV/mm)、可靠的电绝缘性(常温电阻率可达10¹⁶～10¹⁸Ω·m)、热膨胀系数小(5～7×10^-6/℃)、可机械加工等优点，是一种重要的航空航天材料，在运载火箭、飞船、导弹等高温环境中得到广泛应用。但是由于六方氮化硼是一种共价键化合物，其在高温下的自扩散系数低，是一种难以烧结的材料。传统的热压纯BN材料的致密度低(95％)，因而强度很低(80MPa)，不能满足强度要求。专利200410013684.5介绍的先驱体制备BN/SiO₂复合材料方法，涉及工序多，时间长，因此生产效率低，而且制备的BN/SiO₂材料抗弯强度也不超过80MPa。有文献资料报道采用B₂O₃作为添加剂来提高材料的强度，但这样会增加材料的吸潮率。不能满足使用的要求。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料，所述材料为氮化硼基复合陶瓷绝缘材料，所述材料按质量百分比包括以下组分：氮化硼60～90wt％、二氧化硅10～40wt％。

进一步的，所述氮化硼粒度为3～5μm，所述二氧化硅粒度为1～2μm。

本发明还提供一种耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料的制备方法，所述方法包括将质量百分比为60～90wt％氮化硼和10～40wt％二氧化硅的比例混料、烘干、破碎后，进行预压、烧结的步骤。

进一步的，所述方法具体包括以下步骤：

步骤a：混料、烘干、破碎

将粒度为3～5μm的所述氮化硼和粒度为1～2μm的所述二氧化硅按比例混合，加入酒精混料8～14小时后烘干，烘干后将粉末碾碎到目视无明显结团颗粒存在；

步骤b：预压

将混合好碾碎后的原料装入模具中，进行预压，形成实体，压力为100～150MPa，保压时间8～12秒；

步骤c：烧结

将所述实体从室温到1000～1200℃之间真空升温，温度达到1200℃充保护气氛并加压保温，压力为5～20MPa，断电卸压后随炉冷却至室温得到复合陶瓷绝缘材料。

进一步的，步骤a中，所述酒精浓度为20～30wt％，所述烘干温度为80～100℃，时间为2～5小时。

进一步的，步骤c中，保温温度为1600～1800℃，保温保压时间为60～100分钟。

进一步的，所述制备方法不使用任何粘接剂。

进一步的，所述烧结过程中，保护气氛为氮气、氩气中的任一种。

本发明的耐高温抗热震复合陶瓷绝缘材料及其制备方法，与现有技术相比具有良好的综合性能，使材料在具有良好的电绝缘性的同时，具有高致密度、高强度以及良好的耐高温抗热震性能的优点。