低介电常数泡沫陶瓷的制备方法技术

本发明专利技术提出了一种低介电常数泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：1)将陶瓷粉料与分散剂球磨混合，分散剂为陶瓷粉料质量的0.5～1.5％，制得粘度为500～1800mPa·s、固含量质量分数为50％～70％陶瓷浆体；2)将陶瓷浆体在经过预处理的聚氨酯泡沫上进行挂浆，挂浆后进行干燥，随后进行第二次挂浆，干燥后于160℃～1600℃进行烧结2～4h；其中，陶瓷粉料由氮化硅30～40wt％、高岭土40～60wt％、氧化铝5～10wt％与二氧化硅1～5wt％组成。该方法制备得到的泡沫陶瓷介电常数小，透波性能好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功能陶瓷制备
，具体涉及一种低介电常数泡沫陶瓷的制备方法。
技术介绍
耐高温透波材料，需要低介电常数、低损耗、耐高温、抗热振以及强度好等特点，氮化硅陶瓷不仅具有良好的高低温综合性能，还具有优秀的电气性能，是高温透波材料的研究热点之一，已经被广泛应用在航天航空、汽车发动、机械、化工、石油等领域。但是现有的氮化硅陶瓷密度较高，介电常数较大，国内外学者致力于通过制备多孔氮化硅陶瓷的方式，提高氮化硅陶瓷的介电性能。多孔陶瓷是指具有一定尺寸和数量孔隙结构的新型陶瓷材料，多孔陶瓷具有均匀分布的气孔(气孔率高达50～90％)、体密度小、比表面积大，并具有独特的物理表面特征。申请号为02802876.7的技术介绍一种多孔氮化硅的制备方法，金属Si粉末与烧结添加剂混合，随后热处理，通过在1000℃或更多的温度下微波加热而进行二步热处理，然后从其表面进行氮化反应，金属Si随后扩散到在金属Si的外壳上形成的氮化物，这样可得到具有均匀，细闭孔的多孔氮化硅陶瓷。200710144953.5将复合氮化硅粉和空心微珠混合，经干压成形后冷等静压，然后将冷等静压后所得坯体在保护气氛下烧结，可制备大的闭合气孔和规则形状气孔的陶瓷。制备介电常数小于1.3、透波性能好的氮化硅陶瓷仍然材料研究的难点。
技术实现思路
本专利技术提出一种低介电常数泡沫陶瓷的制备方法，该方法制备得到的泡沫陶瓷介电常数小，透波性能好。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种低介电常数泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：1)将陶瓷粉料与分散剂球磨混合，分散剂为陶瓷粉料质量的0.5～1.5％，制得粘度为500～1800mPa·s、固含量质量分数为50％～70％陶瓷浆体；2)将陶瓷浆体在经过预处理的聚氨酯泡沫上进行挂浆，挂浆后进行干燥，随后进行第二次挂浆，干燥后于160℃～1600℃进行烧结2～4h；其中，陶瓷粉料由氮化硅30～40wt％、高岭土40～60wt％、氧化铝5～10wt％与二氧化硅1～5wt％组成。进一步，分散剂为柠檬酸三铵。进一步，聚氨酯泡沫的预处理方法：用洗涤剂清洗表面，再在pH值为8.5～10的碱溶液中浸泡20～30min，最后用质量分数为0.5％的羧甲基纤维素和5％的硅溶胶溶液做表面活性处理。进一步，聚氨酯泡沫的孔径大小为30PPI～80PPI。进一步，步骤2)干燥方法为置于80～120℃干燥箱内干燥12～24h。本专利技术有益效果：1、氮化硅是一种典型的共价键稳定化合物扩散系数低，难以用常规烧结方法使其致密化，本专利技术利用高岭土和氧化铝等烧结助剂，利用无压烧结或气压烧结的方式制作氮化硅泡沫陶瓷，大大提高了陶瓷筋的强度，在熔体过滤、材料增强相的领域优势卓著。2、本专利技术低介电常数氮化硅陶瓷材料介电常数小，小于1.1，弯曲强度高，大于5.6MPa，透波性能好，能够满足应用要求。具体实施方式实施例1陶瓷粉料由氮化硅40wt％、高岭土50wt％、氧化铝9wt％与二氧化硅1wt％组成。聚氨酯泡沫的预处理方法：用洗涤剂清洗表面，再在pH值为8.5的碱溶液中浸泡30min，最后用质量分数为0.5％的羧甲基纤维素和5％的硅溶胶溶液做表面活性处理。低介电常数泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：1)将陶瓷粉料与柠檬酸三铵球磨混合，分散剂为陶瓷粉料质量的0.5％，制得粘度为600mPa·s、固含量质量分数为50％陶瓷浆体；2)将陶瓷浆体在经过预处理的规格为30PPI的聚氨酯泡沫上进行挂浆，挂浆后进行干燥120℃干燥箱内干燥12h，随后进行第二次挂浆，80℃干燥箱内干燥12h，干燥后于在空气气氛下，160℃—240℃升温速率为2℃/min，在240℃—800℃的升温速率为0.4—0.9℃/min，在800℃—1600℃的升温速率为3.5—5℃/min，并在1600℃保温4h。使用规格为30PPI的泡沫作为载体，制备的泡沫陶瓷的孔径大小均匀，几乎所有的孔均为显气孔，孔筋粗细较均匀，强度较好，其抗压强度为16MPa左右。实施例2陶瓷粉料由氮化硅30wt％、高岭土60wt％、氧化铝5wt％与二氧化硅5wt％组成。聚氨酯泡沫的预处理方法：用洗涤剂清洗表面，再在pH值为9.5的碱溶液中浸泡25min，最后用质量分数为0.5％的羧甲基纤维素和5％的硅溶胶溶液做表面活性处理。低介电常数泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：1)将陶瓷粉料与柠檬酸三铵球磨混合，分散剂为陶瓷粉料质量的0.8％，制得粘度为1000mPa·s、固含量质量分数为60％陶瓷浆体；2)将陶瓷浆体在经过预处理的规格为50PPI的聚氨酯泡沫上进行挂浆，挂浆后进行干燥80℃干燥箱内干燥24h，随后进行第二次挂浆，120℃干燥箱内干燥12h，干燥后于在空气气氛下，160℃—240℃升温速率为2℃/min，在240℃—800℃的升温速率为0.4—0.9℃/min，在800℃—1600℃的升温速率为3.5—5℃/min，并在1600℃保温4h。使用规格为50PPI的泡沫作为载体，制备的泡沫陶瓷的孔径大小均匀，几乎所有的孔均为显气孔，孔筋粗细较均匀，强度较好，其抗压强度为14MPa左右。实施例3陶瓷粉料由氮化硅35wt％、高岭土55wt％、氧化铝6wt％与二氧化硅4wt％组成。聚氨酯泡沫的预处理方法：用洗涤剂清洗表面，再在pH值为10的碱溶液中浸泡20min，最后用质量分数为0.5％的羧甲基纤维素和5％的硅溶胶溶液做表面活性处理。低介电常数泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：1)将陶瓷粉料与柠檬酸三铵球磨混合，分散剂为陶瓷粉料质量的1.2％，制得粘度为1200mPa·s、固含量质量分数为65％陶瓷浆体；2)将陶瓷浆体在经过预处理的规格为70PPI的聚氨酯泡沫上进行挂浆，挂浆后进行干燥80℃干燥箱内干燥24h，随后进行第二次挂浆，120℃干燥箱内干燥12h，干燥后于在空气气氛下，160℃—260℃升温速率为2℃/min，在260℃—1000℃的升温速率为0.4—0.9℃/min，在1000℃—1600℃的升温速率为3.5—5℃/min，并在1600℃保温4h。使用规格为70PPI的泡沫作为载体，制备的泡沫陶瓷的孔径大小均匀，几乎所有的孔均为显气孔，孔筋粗细较均匀，强度较好，其抗压强度为10MPa左右。实施例4陶瓷粉料由氮化硅40wt％、高岭土45wt％、氧化铝10wt％与二氧化硅5wt％组成。聚氨酯泡沫的预处理方法：用洗涤剂清洗表面，再在pH值为10的碱溶液中浸泡20min，最后用质量分数为0.5％的羧甲基纤维素和5％的硅溶胶溶液做表面活性处理。低介电常数泡沫陶瓷的制备方法，包括以下步骤：1)将陶瓷粉料与柠檬酸三铵球磨混合，分散剂为陶瓷粉料质量的1.5％，制得粘度为1800mPa·s、固含量质量分数为70％陶瓷浆体；2)将陶瓷浆体在经过预处理的规格为80PPI的聚氨酯泡沫上进行挂浆，挂浆后进行干燥80℃干燥箱内干燥24h，随后进行第二次挂浆，120℃干燥箱内干燥12h，干燥后于在空气气氛下，160℃—260℃升温速率为2℃/min，在260℃—1000℃的升温速率为0.4—0.9℃/min，在1000℃—1600℃的升温速率为3.5—5℃/min，并在1600℃保温4h。使用规格为80PPI的泡沫作为载体，制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低介电常数泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将陶瓷粉料与分散剂球磨混合，分散剂为陶瓷粉料质量的0.5～1.5％，制得粘度为500～1800mPa·s、固含量质量分数为50％～70％陶瓷浆体；2)将陶瓷浆体在经过预处理的聚氨酯泡沫上进行挂浆，挂浆后进行干燥，随后进行第二次挂浆，干燥后于160℃～1600℃进行烧结2～4h；其中，陶瓷粉料由氮化硅30～40wt％、高岭土40～60wt％、氧化铝5～10wt％与二氧化硅1～5wt％组成。

【技术特征摘要】
1.一种低介电常数泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将陶瓷粉料与分散剂球磨混合，分散剂为陶瓷粉料质量的0.5～1.5％，制得粘度为500～1800mPa·s、固含量质量分数为50％～70％陶瓷浆体；2)将陶瓷浆体在经过预处理的聚氨酯泡沫上进行挂浆，挂浆后进行干燥，随后进行第二次挂浆，干燥后于160℃～1600℃进行烧结2～4h；其中，陶瓷粉料由氮化硅30～40wt％、高岭土40～60wt％、氧化铝5～10wt％与二氧化硅1～5wt％组成。2.根据权利要求1所述的低介电常数泡沫陶瓷的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：李洋洋，
申请(专利权)人：郑州峰泰纳米材料有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41