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CN1453799A复合导电陶瓷及其制备方法[caired.com-彩红网3D模型下载平面素材专利检索网站源码]

本发明公开了一种复合导电陶瓷及其制备方法,复合式导电陶瓷的组份体积比为:陶瓷基体料50%~95%,导电填料5-50%,添加剂占基体料和填料重量比的0-10%。复合式导电陶瓷的制备方法为:(1)配料混合;(2)成型;(3)烧结;(4)检测出成品。本发明的复合导电陶瓷具有导电性、耐腐蚀、耐高温、硬度大,强度高无毒、导热、抗热冲击等性能,其制备方法具有工艺简单、易工业化、电阻率工艺可调的特点。
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技术领域

:本发明属于一种陶瓷材料及其制备方法,具体涉及复合式导电陶瓷组份及其制备方法的改进。

背景技术

:固态导电材料目前有金属,导电有机聚合物及导电陶瓷,人们心目中的陶瓷是绝缘材料,但有的陶瓷具有导电性,目前的导电陶瓷主要指LaCrO3,ZrO2,SiC,β-Al2O3,YBa2Cu3O7-δ等本体式导电陶瓷,有离子(空位)导电陶瓷和电子(空穴)导电陶瓷,石墨等碳材料也是导电陶瓷。这些导电陶瓷有这样或那样的缺点,如1)需要的导电温度高;2)成本高,需要SiC,ZrO2等高价格原料;3)制造困难,都是难烧结的物质;烧结温度高;4)电阻率是固定的,不可调(纯物质制造)。

发明内容

:本发明要解决的技术问题是提供一种主要由于微观结构复合有导电连续相而获得导电性的同时具有导电性、耐腐蚀、耐高温、硬度大、强度高、无毒、导热、抗热冲击等性能的复合导电陶瓷,及其工艺简单、易工业化、电阻率工艺可调的制备方法。

本发明的复合导电陶瓷其组份体积比为:陶瓷基体料50%~95%,导电填料5-50%,添加剂占基体料和填料重量比的0-10%。

所述导电填料为石墨粉和石墨纤维外,还可以是其它导电性固体耐高温物质。如1)碳类:包括各种粒度的鳞片石墨,土状石墨,导电炭墨,炭纤维,石墨纤维。2)金属:如金粉,银粉,铜粉,铝粉,锌粉,钨粉,铋粉,锂粉,稀土金属粉末,其它合适的单质金属粉或各种合金粉,或上述金属粉末的混合物,或上述金属和合金的金属纤维,或金属粉和金属纤维的混合物,特殊情况下可用放射性金属。3)导电陶瓷粉末:如ZnO,ZrO2,SiC等。4)导电相也可以在工艺过程特别是烧结过程中生成。

陶瓷基体原料可以是1)氧化物或复合氧化物。如粘土等铝硅酸盐料,纯SiO2,纯Al2O3,Li2O,MgO,PbO,Y2O3,WO3,Sc2O3,ThO2,UO2,TiO2,ZrO2,Fe2O3,NiO,MnO,Co2O3,ZnO,3Y2O3·5Al2O3,MgO-SiO2体系(镁橄榄石瓷,滑石瓷等),MgO-Al2O3-SiO2系统(堇青石瓷),BaO-Al2O3-SiO2系统(钡长石瓷),ZrO2-SiO2系统(锆石瓷),CaO-SiO2系统(硅灰石瓷),尖晶石瓷,包括镁铝尖晶石(MgAl2O4),ZnAl2O4,CoAl2O4,NiAl2O4,MgCr2O4,FeCr2O4,MgLa2O4,也可以是介电压电铁电陶瓷(TiO2,ZrO2-TiO2,CaZrO3-CaTiO3,MgTiO3-CaTiO3,CaSnO3-CaZrO3-CaTiO3,BaTiO3-ZnO,CaTiO3-La2O3-TiO2,BaO-TiO2,PbO-TiO2,及KTaO3等钽酸盐,铌酸盐,锡酸盐,以及铁氧体陶瓷,如锰锌铁氧体,镍锌铁氧体陶瓷,铜铁氧体,镁铁氧体,钡铁氧体等。2)碳化物,如SiC,TiC,ZrC,TaC,HfC,VC,NbC,Cr3C,Mo2C,WC,BC等。3)氮化物,如BN(立方系或六方系),Si3N4,AlN,赛龙系统(Si-Al-O-N系统),4)硅化物,5)硼化物,TiB,6)上述原料的配方混合物。

其它添加剂占0-10%的重量比,包括烧结助剂和其它改性剂,如膨润土,白云石,粘土,滑石,方解石,碳酸钡,Y2O3,MgO,ZrO2,La2O3等等。

填料、基体陶瓷料及添加剂的选择及加入量既要考虑制品陶瓷的性能要求,又要考虑后续工艺的可行性,填料的加入量主要视材料所需的电阻率而定。

本发明的复合导电陶瓷制备方法为(1)配料混合;(2)成型;(3)烧结;(4)检测出成品。

不同特性的原料在特定条件下混合均匀。

成型,可以选择各种方式,如粉末干压成型,注浆成型,湿式加压成型,冲压成型,等静压成型等等,通过这些手段制得制品所需的形状。

烧结,因为大部分导电填料是易氧化的,所以复合式导电陶瓷的烧结一般应在惰性或还原性气氛下烧结,如氮气氛,氢气氛,氩气氛,一氧化碳气氛,或真空烧结,烧结时,金属粉末有的有助烧结作用,而有的则和高熔点难反应的石墨炭黑一样有妨碍烧结的作用,应选择适当的烧结方式或加入助烧剂。

检测,烧结后材料需通过电阻率,机械强度等检测。

具体实施方式

:实施例1以Si3N4为陶瓷基体,导电炭黑或鳞片石墨粉与少量炭纤维为导电填料,其中Si3N4加入量为70%的体积比,炭黑为29.5%的体积比,炭纤维为0.5%,另外添加占前述主料5%重量比的MgO,作为助烧剂,混料,加入占主料重量比1%的聚乙烯醇,2%的丙三醇作为粘结剂和增塑剂,模压成型,在氮气氛下,于1720-1750℃下烧结2.0-3.0小时,得到C/Si3N4复合导电陶瓷,经检测,材料电阻率约为2.0×10-4Ω·m,材料具有一定的导电性。

实施例2以金属铝粉为导电填料,“75”瓷为陶瓷基体料,铝粉的加入量为20%的体积比,陶瓷基体料为80%,成型后,保护性气氛1400℃烧结3小时,得到铝/75瓷复合导电陶瓷。材料电阻率为3×10-6Ω·m,是导电体,材料的机加工性良好。

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