[发明专利]一种六方氮化硼陶瓷的凝胶注模成型方法

说明书

本发明涉及一种六方氮化硼陶瓷的凝胶注模成型方法，包括以下步骤：步骤一、将六方氮化硼粉体原料进行热压烧结以获得烧结体；步骤二、将步骤一所述烧结体经破碎和球磨工艺，获得六方氮化硼粉体；步骤三、将步骤二所述六方氮化硼粉体进行胶注模成型，制备六方氮化硼陶瓷坯体。本发明的方法使六方氮化硼颗粒的形状由片状变为类球状，改善了六方氮化硼颗粒在水中的分散效果，解决了现有六方氮化硼陶瓷凝胶注模成型中的固相含量低，流动性差的问题，有效提高了浆料固相含量并获得流动性较好的浆料，从而使近净成形制备六方氮化硼陶瓷成为可能，避免或减少后加工工序，进而降低六方氮化硼陶瓷的生产成本。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料制备成型技术领域，尤其涉及一种六方氮化硼陶瓷的凝胶注模成型方法。

背景技术

六方氮化硼陶瓷由于具有热导率高、热膨胀系数小、抗热震性好、耐高温、耐腐蚀和电绝缘性能好等优点，在电子、冶金、化工、航空航天等领域有着广泛的应用前景。

传统的六方氮化硼陶瓷制备工艺为将六方氮化硼粉体和烧结助剂一起热压烧结，再进行机械加工，得到六方氮化硼陶瓷制品。虽然六方氮化硼陶瓷是软质材料，但加工工序会增加生产周期和成本，而且产生粉尘污染。

凝胶注模成型是一种陶瓷近净成形技术，制备的陶瓷产品不需要或者需要极少的后加工，能大大降低生产周期和成本。目前常见的凝胶注模成型用溶剂为水。片状六方氮化硼陶瓷颗粒由于颗粒之间错动非常困难，因此难以在水中分散，在凝胶注模成型中表现为浆料固相含量低，流动性差，限制了凝胶注模成型技术在六方氮化硼陶瓷产品领域的应用。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明提供一种六方氮化硼陶瓷的凝胶注模成型方法，解决了现有六方氮化硼陶瓷凝胶注模成型中的固相含量低，流动性差的问题，从而使近净成形制备六方氮化硼陶瓷成为可能，避免或减少后加工工序，进而降低六方氮化硼陶瓷的生产成本。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种六方氮化硼陶瓷的凝胶注模成型方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一、将六方氮化硼粉体原料进行热压烧结以获得烧结体；

步骤二、将步骤一所述烧结体经破碎和球磨工艺，获得六方氮化硼粉体；

步骤三、将步骤二所述六方氮化硼粉体进行胶注模成型，制备六方氮化硼陶瓷坯体。

进一步地，所述步骤一具体为，将六方氮化硼粉体原料直接进行热压烧结，或将六方氮化硼粉体干压成型后进行热压烧结；烧结温度为1700～1900℃，烧结压力为15～30MPa，保压时间为30～120min。

为了保证六方氮化硼颗粒在加热加压的条件下发生一定程度的烧结，即晶粒长大和烧结颈形成，进而改变颗粒形状，需要选择合适的烧结工艺对六方氮化硼原料进行热压烧结处理。适当的热压烧结工艺能够改变六方氮化硼的片状结构，且烧结后获得的烧结体更加容易破碎，从而获得各向同性的氮化硼材料。

进一步地，步骤二中所述球磨工艺为，球磨转速为100～200r/min，球磨时间为10～30h，球磨介质为无水乙醇或去离子水。

进一步地，所述步骤二还包括干燥过筛工艺，其中筛网目数为80～200目。

为了得到粒度适宜的六方氮化硼粉体，需要选择合适的筛网目数对粉体进行过筛，保证六方氮化硼粉体的粒度适于在水中分散，进而有利于后续凝胶注模过程中浆料的形成。

进一步地，所述步骤三具体为，将步骤二所述六方氮化硼粉体与烧结助剂、分散剂、水混合球磨后，调节pH值，得到六方氮化硼陶瓷浆料，所述浆料真空除泡后加入引发剂球磨，在球磨后的浆料中加入催化剂并搅拌均匀，注入模具，经加热固化、脱模、干燥，得到六方氮化硼坯体。