组合物和玻璃陶瓷复合材料及其骨架的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于玻璃陶瓷复合材料骨架的组合物，该组合物含有铝和氧化锆，所述铝和氧化锆的重量比为1-20∶100；本发明专利技术还公开了一种用于玻璃陶瓷复合材料骨架的制备方法、一种玻璃陶瓷复合材料及其制备方法和应用。本发明专利技术提供的玻璃陶瓷复合材料收缩率显著降低，从而能够减少利用该种玻璃陶瓷复合材料所需要的后续加工步骤，进而减少生产成本实现近净成形。

【技术实现步骤摘要】
组合物和玻璃陶瓷复合材料及其骨架的制备方法和应用
本专利技术涉及陶瓷基复合材料研究领域，具体地，涉及一种用于玻璃陶瓷复合材料骨架的组合物、一种用于玻璃陶瓷复合材料骨架的制备方法、一种玻璃陶瓷复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
玻璃陶瓷是玻璃在催化剂或晶核形成剂作用下结晶而成的多晶的新型硅酸盐材料，为晶相和残余玻璃相组成的质地致密、无孔、均匀的混合体。通常晶体的大小可自纳米至微米级，晶体数量可达50%-90%。具有高机械强度，低电导率，高介电常数，良好的机械加工性能，耐化学腐蚀性、热稳定性等。这些性能取决于晶体种类、数量，以及剩余玻璃相的组成和性能，并和晶化条件等密切相关。按成核或晶化处理不同分为光敏和热敏微晶玻璃等。可用于制作电路板，电荷存储管，光电倍增管的屏，导弹弹头，雷达天线罩，轴承，泵、反应堆中子吸收材料，绝缘支柱等。现有技术生产的玻璃陶瓷（包括陶瓷基复合材料）通常是通过粉体压制或其他成型工艺成型，然后进行排胶和烧结获得陶瓷产品。而通过现有技术对样品进行烧结过程中，样品会发生10-20%的收缩，容易造成陶瓷产品的变形，同时如果对工艺控制不当（包括混料、压制成型工序）容易导致不同批次产品收缩率的明显差异，使得生产良率大大下降，更不能实现近净成形。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种玻璃陶瓷复合材料的制备方法，采用该方法制备得到的玻璃陶瓷复合材料收缩率极低，从而能够减少利用该种玻璃陶瓷复合材料所需要的后续加工步骤，进而减少生产成本。公开号为CN87101815的现有技术公开了将玻璃粉与陶瓷颗粒先混合热处理使得玻璃粉涂覆在陶瓷颗粒表面，然后再与金属粉末混合，压型、热处理，得到的最终的产品中含有金属成分。然而本专利技术的专利技术人通过深入研究发现，CN87101815公开的技术方案用于制备玻璃陶瓷复合材料时并不能降低玻璃陶瓷复合材料的收缩率，从而使得玻璃陶瓷复合材料在用于制备玻璃陶瓷产品时需要进行大量的后续加工，操作复杂且成本大幅度提高。进一步地，公开号为CN103265271A和CN103145336A的现有技术中都使用硼硅酸盐玻璃作为烧结助剂掺入陶瓷粉体中，然后混合均匀，烧结成型，该作为烧结助剂的硼硅酸盐玻璃起到降低烧结温度的作用，采用该现有技术最终得到的是一个陶瓷致密体，而且在产品的成型过程中，成型坯体有明显的收缩（烧结收缩率约为10-20%），因此，该现有技术也明显不利于玻璃陶瓷复合材料的制备。本专利技术的专利技术人通过大量的研究后意外地发现，要得到收缩率极低的玻璃陶瓷复合材料骨架时，可以用铝粉代替常规使用的氧化铝来制备玻璃陶瓷复合材料骨架，加入的铝粉在后续的氧化过程中具有膨胀的特性，刚好可以抵消多孔的玻璃陶瓷复合材料骨架在预烧制备过程的收缩特性，从而实现近净成形；而且氧化过程中获得的高活性的氧化铝能够显著地提高熔融状态下的玻璃粉与玻璃陶瓷复合材料骨架的润湿性，从而更加有利于得到性质稳定的可用于近净成形的玻璃陶瓷复合材料。本专利技术的专利技术人基于以上发现，通过大量的实验探索从而完成了本专利技术。为了实现上述目的，一方面，本专利技术提供一种用于玻璃陶瓷复合材料骨架的组合物，该组合物含有铝和氧化锆，所述铝和氧化锆的重量比为1-20：100。另一方面，本专利技术还提供一种用于玻璃陶瓷复合材料骨架的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）将组合物、粘合剂和水混合后依次进行造粒和模压成型，得到第一样品；（2）将所述第一样品在含氧气氛下依次进行氧化、排胶和预烧，然后冷却；其中，步骤（1）中所述组合物为本专利技术提供的组合物。另一方面，本专利技术还提供一种玻璃陶瓷复合材料的制备方法，该方法包括将用有机溶剂调成糊状的玻璃粉涂覆在玻璃陶瓷复合材料骨架上；并将该涂覆有玻璃粉的玻璃陶瓷复合材料骨架进行烘烤；然后将烘烤后的玻璃陶瓷复合材料骨架升温至使得涂覆在其上的玻璃粉渗入玻璃陶瓷复合材料骨架，然后进行冷却；其中，所述玻璃陶瓷复合材料骨架为采用本专利技术提供的制备方法制备得到的玻璃陶瓷复合材料骨架。另一方面，本专利技术还提供一种采用本专利技术提供的制备方法制备得到的玻璃陶瓷复合材料。另一方面，本专利技术还提供一种本专利技术的玻璃陶瓷复合材料在近净成形玻璃陶瓷中的应用。通过上述技术方案得到的玻璃陶瓷复合材料收缩率极低，从而能够减少利用该种玻璃陶瓷复合材料所需要的后续加工步骤，即该玻璃陶瓷复合材料可以实现玻璃陶瓷从粉体到玻璃陶瓷产品的近净成形，进而减少生产成本。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术所述的烘烤可以采用本领域内的常规方法进行，通常情况下，在陶瓷基复合材料研究领域可以采用将待烘烤的材料放入马弗炉中进行烘烤。一方面，本专利技术提供了一种用于玻璃陶瓷复合材料骨架的组合物，该组合物含有铝和氧化锆，所述铝和氧化锆的重量比可以为1-20：100，优选所述铝和氧化锆的重量比为1-10：100。在本专利技术所述的一种用于玻璃陶瓷复合材料骨架的组合物中，优选所述铝和氧化锆为粉末形式，所述铝粉和氧化锆粉的粒度相同或不同，为了降低铝粉在空气中被氧化的概率并有利于利用该玻璃陶瓷复合材料骨架的组合物进行后续工艺，本专利技术所用的铝粉和氧化锆粉的粒度各自优选为0.5-100μm，各自进一步优选为1-20μm。在本专利技术中，对所述用于玻璃陶瓷复合材料骨架的组合物的制备方法没有特别的限定，本领域技术人员可以根据常规方法进行选择，只要使得所述铝和氧化锆按照上述重量比混合均匀即可。另一方面，本专利技术还提供了一种用于玻璃陶瓷复合材料骨架的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）将组合物、粘合剂和水混合，然后依次进行造粒和模压成型，得到第一样品；（2）将所述第一样品在含氧气氛下依次进行氧化、排胶和预烧，然后冷却至室温（优选为5-45℃）；其中，在步骤（1）中所述组合物可以为本专利技术提供的用于玻璃陶瓷复合材料骨架的组合物。在本专利技术所述的用于玻璃陶瓷复合材料骨架的制备方法中，对所述粘合剂的种类没有特别的限定，可以为本领域内常规使用的各种粘合剂，例如可以为聚乙烯醇（PVA）。在本专利技术所述的用于玻璃陶瓷复合材料骨架的制备方法中，对所述组合物、粘合剂和水的添加量没有特别的限定，本领域的技术人员可以根据本领域内的常规用量进行选择，只要能够使得所述组合物、粘合剂和水混合后用于造粒和模压成型即可。在本专利技术所述的用于玻璃陶瓷复合材料骨架的制备方法中，在步骤（2）中，对所述氧化的方法没有特别的限定，优选情况下所述氧化的温度为450-550℃。在本专利技术所述的用于玻璃陶瓷复合材料骨架的制备方法中，在步骤（2）中，对所述排胶的方法没有特别的限定，优选情况下所述排胶的温度为450-550℃。在本专利技术所述的用于玻璃陶瓷复合材料骨架的制备方法中，在步骤（2）中，对所述氧化的时间没有特别的限定，优选情况下所述氧化的时间为2-4小时。在本专利技术所述的用于玻璃陶瓷复合材料骨架的制备方法中，在步骤（2）中，对所述排胶的时间没有特别的限定，优选情况下所述排胶的时间为2-4小时。优选情况下，在本专利技术所述的用于玻璃陶瓷复合材料骨架的制备方法中，在步骤（2）中，在所述氧化和排胶后还可以包括将所述第一样品升温至1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于玻璃陶瓷复合材料骨架的组合物，其特征在于，该组合物含有铝和氧化锆，所述铝和氧化锆的重量比为1‑20：100。

【技术特征摘要】
1.一种用于玻璃陶瓷复合材料骨架的组合物，其特征在于，该组合物由铝和氧化锆组成，所述铝和氧化锆的重量比为1-20：100，并且由该组合物制备的玻璃陶瓷复合材料用于制备玻璃陶瓷产品时近净成形。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，铝和氧化锆为粉末形式，铝粉和氧化锆粉的粒度相同或不同，各自为0.5-100μm。3.根据权利要求1所述的组合物，其中，铝和氧化锆为粉末形式，铝粉和氧化锆粉的粒度相同或不同，各自为1-20μm。4.一种用于玻璃陶瓷复合材料骨架的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)将组合物、粘合剂和水混合，然后依次进行造粒和模压成型，得到第一样品；(2)将所述第一样品在含氧气氛下依次进行氧化、排胶和预烧，然后冷却；其中，步骤(1)中所述组合物为权利要求1-3中任意一项所述的组合物。5.根据权利要求4所述的制备方法，其中，在步骤(2)中，所述预烧的温度为1200-1400℃，时间为1-2小时。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其中，在步骤(2)中，所述氧化和排胶的温度各自为450-550℃，时间各自为2-4小时；在所述氧化和排胶后还包括将所述第一样品升温至1050-1150℃并保温0.5-1.5小时，得到第二样品。7.一种玻璃陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括将用有机溶剂调成糊状的玻璃粉涂覆在玻璃陶瓷复合材料骨架上；并将该涂覆有玻璃粉的玻璃陶瓷复合材料骨架进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：林勇钊，林信平，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44