硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟的制備工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟的制備工藝，屬于陶瓷材料制備領(lǐng)域，其特征在于采用以下步驟：（1）將原料硼化鋯、碳化硅、氮化硼和高溫?zé)Y(jié)助劑按重量百分比為：40～50%：5～15%：35～45%：2～5%混合，加入無(wú)水乙醇球磨1～3天得到混合均勻的料漿；（2）料漿在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上蒸發(fā)烘干，然后研磨得到混合粉料；（3）再將混合粉料裝入表面涂覆氮化硼的石墨磨具中，在氬氣氣氛下熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1900～2000℃，保溫0.5～2h，壓力為20～40MPa，即得硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷；（4）硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷經(jīng)過(guò)機(jī)械切割、磨、銑即得硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟。本發(fā)明制備工藝簡(jiǎn)單、所得材料可加工性強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，適用于大規(guī)模生產(chǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟的制備工藝
[0001]
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明提供一種硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟的制備工藝，屬于陶瓷材料制備領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0003]真空蒸發(fā)鍍鋁行業(yè)對(duì)舟皿材料提出了以下多方面的要求:合適的電阻率范圍及電阻溫度系數(shù)；優(yōu)良的耐熱性；優(yōu)良的耐熱沖擊性；優(yōu)良的耐鋁液腐蝕性；高溫下與鋁液良好的潤(rùn)濕性；易機(jī)械加工性能；足夠的機(jī)械強(qiáng)度等。
[0004]早期，蒸發(fā)舟材料是石墨，但它易被液鋁腐蝕，因此壽命非常短。目前，導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟主要有兩組元蒸發(fā)舟(TiB2-BN)和三組元蒸發(fā)舟(TiB2-BN-AlN)15這是由于TiB2和BN都具有特殊的物理和化學(xué)性能=TiB2具有高熔點(diǎn)、高化學(xué)穩(wěn)定性、高硬度，同時(shí)又具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性；而B(niǎo) N則具有良好的高溫電絕緣性及耐熔融金屬腐蝕性，最突出的優(yōu)點(diǎn)是極好的耐熱沖擊性能及易機(jī)加工性能，因此選用TiB2-BN二組元制備蒸發(fā)舟，又因?yàn)锽N與液鋁可反應(yīng)生成AlN形成一層保護(hù)膜，也直接采用TiB2-BN-AlN三組分來(lái)制備蒸發(fā)舟。
[0005]但，TiB2抗氧化性不理想。在120~450°C范圍內(nèi)，TiB2粉末在TG中測(cè)定有輕微增重現(xiàn)象發(fā)生，在此溫度范圍內(nèi)多次循環(huán)，再無(wú)增重現(xiàn)象發(fā)生，說(shuō)明其表面已形成了一層氧化保護(hù)膜，避免材料內(nèi)部繼續(xù)氧化 。溫度超過(guò)900~1000°C后，TiB2劇烈氧化。TiB2抗氧化性不理想降低了 TiB2基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟的使用壽命。
[0006]硼化錯(cuò)具有極高的熔點(diǎn)、強(qiáng)度，電阻率為1μ Ω.cm小于硼化鈦(14 μ Ω.cm),具有較好的導(dǎo)電性；抗氧化性優(yōu)良，在800°C下，ZrB2粉末在TG中測(cè)定無(wú)增重和失重現(xiàn)象發(fā)生，800~1400°C，增重40%，氧化生成B2OdPZrO2t5而硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟尚無(wú)報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述缺陷、工藝簡(jiǎn)單、燒成溫度低、使用壽命長(zhǎng)的硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟的制備工藝，其技術(shù)方案為:
(O將原料硼化鋯、碳化硅、氮化硼和高溫?zé)Y(jié)助劑按重量百分比為:40~50%:5~15%:35~45%:2~5%混合，加入無(wú)水乙醇球磨I~3天得到混合均勻的料漿；(2)料漿在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上蒸發(fā)烘干，然后研磨得到混合粉料；(3)再將混合粉料裝入表面涂覆氮化硼的石墨磨具中，在氬氣氣氛下熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1900~2000°C，保溫0.5~2h，壓力為20~40 MPa,即得硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷；(4)硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷經(jīng)過(guò)機(jī)械切割、磨、銑即得硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟。
[0008]所述的硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟的制備工藝，原料硼化鋯的粒徑為I~5Mffl，碳化娃的粒徑為0.5~2Mm。
[0009]所述的硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟的制備工藝，原料氮化硼為片狀，粒徑為0.5~5Mm,厚度為50~200nm。
[0010]所述的硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟的制備工藝，中高溫?zé)Y(jié)助劑由Al粉和Y2O3中的一種或兩種的混合。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本發(fā)明主料硼化鋯抗氧化性優(yōu)于硼化鈦，使得硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟的使用壽命能明顯提聞;
2、本發(fā)明主料硼化鋯具有優(yōu)良的導(dǎo)電性，在滿足導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟的電阻率要求下，使得硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟的原料配比調(diào)節(jié)范圍大；
3、本發(fā)明原料碳化硅的加入能降低硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟的燒結(jié)溫度，提高材料的致密化，而致密性的提高能增強(qiáng)材料的抗鋁液腐蝕性；
4、碳化硅具有較好的抗鋁液侵蝕性，高溫氧化能生成致密的二氧化硅保護(hù)膜，使得硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟的使用壽命能得到提高。

【具體實(shí)施方式】
[0012]實(shí)施例1
1、將原料4000克IMm的硼化鋯、1500克0.5Mm的碳化硅、4000克粒徑為0.5Mm，厚度為200nm的片狀氮化硼和500克Al粉混合，加入無(wú)水乙醇球磨I天得到混合均勻的料漿；
2、料漿在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上蒸發(fā)烘干，然后研磨得到混合粉料； 3、再將混合粉料裝入表面涂覆氮化硼的石墨磨具中，在氬氣氣氛下熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1900°C，保溫2h，壓力為20 MPa，即得硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷；
4、硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷經(jīng)過(guò)機(jī)械切割、磨、銑即得硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟。
[0013]實(shí)施例2
1、將原料5000克5Mm的硼化鋯、1300克2Mm的碳化硅、3500克粒徑為5Mm，厚度為200nm的片狀氮化硼和200克Al粉混合，加入無(wú)水乙醇球磨3天得到混合均勻的料漿；
2、料漿在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上蒸發(fā)烘干，然后研磨得到混合粉料；
3、再將混合粉料裝入表面涂覆氮化硼的石墨磨具中，在氬氣氣氛下熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為2000°C，保溫0.5h，壓力為40 MPa,即得硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷；
4、硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷經(jīng)過(guò)機(jī)械切割、磨、銑即得硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟。
[0014]實(shí)施例3
1、將原料4200克2Mm的硼化鋯、1000克IMm的碳化硅、4500克粒徑為2Mm，厚度為10nm的片狀氮化硼、100克Al粉和200克Y2O3粉、混合，加入無(wú)水乙醇球磨2天得到混合均勻的料漿；
2、料漿在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上蒸發(fā)烘干，然后研磨得到混合粉料；
3、再將混合粉料裝入表面涂覆氮化硼的石墨磨具中，在氬氣氣氛下熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1950°C，保溫lh，壓力為30 MPa，即得硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷；
4、硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷經(jīng)過(guò)機(jī)械切割、磨、銑即得硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟。
[0015]實(shí)施例4
1、將原料5000克3Mm的硼化鋯、500克0.5Mm的碳化硅、4000克粒徑為lMm，厚度為50nm的片狀氮化硼和500克Y2O3粉混合，加入無(wú)水乙醇球磨I天得到混合均勻的料漿；
2、料漿在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上蒸發(fā)烘干，然后研磨得到混合粉料；3、再將混合粉料裝入表面涂覆氮化硼的石墨磨具中，在氬氣氣氛下熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1950°C，保溫0.5h，壓力為30 MPa,即得硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷；
4、硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷經(jīng)過(guò)機(jī)械切割、磨、銑即得硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟。
【權(quán)利要求】
1.一種硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟的制備工藝，其特征在于采用以下步驟:(1)將原料硼化鋯、碳化硅、氮化硼和高溫?zé)Y(jié)助劑按重量百分比為:40~50%:5~15%:35~45%:2~5%混合，加入無(wú)水乙醇球磨I~3天得到混合均勻的料漿；(2)料漿在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上蒸發(fā)烘干，然后研磨得到混合粉料；(3)再將混合粉料裝入表面涂覆氮化硼的石墨磨具中，在氬氣氣氛下熱壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1900~2000°C，保溫0.5~2h，壓力為20~40 MPaJP得硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷；(4)硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷經(jīng)過(guò)機(jī)械切割、磨、銑即得硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟。
2.如權(quán)利要求1所述的硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟的制備工藝，其特征在于:步驟(1)中原料硼化錯(cuò)的粒徑為I~5Mm,碳化娃的粒徑為0.5~2μηι。
3.如權(quán)利要求1所述的硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟的制備工藝，其特征在于:步驟(1)中原料氮化硼為片狀，粒徑為0.5~5Mm，厚度為50~200nm。
4.如權(quán)利要求1所述的硼化鋯基導(dǎo)電陶瓷蒸發(fā)舟的制備工藝，其特征在于:步驟(1)中高溫?zé)Y(jié)助劑由Al粉和Y2O3中的一種或兩種的混合。
【文檔編號(hào)】C04B35/622GK104177089SQ201410466727
【公開(kāi)日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】馮柳, 楊贊中, 魏春城 申請(qǐng)人:山東理工大學(xué)