激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的材料及方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的材料及方法，所述的制備方法包括：按照（1-x）：x：1的摩爾比稱取碳酸鈣、碳酸鋁和二氧化鈦，混合，烘干，用球磨機(jī)干磨2小時(shí)，然后加適量去離子水濕磨3小時(shí)，取出烘干，加粘結(jié)劑塑化、造粒，在35MPa壓力下壓坯，保壓8min；生坯在70℃溫度下干燥2小時(shí)，再在250℃溫度下干燥5小時(shí)，隨爐冷卻；取出樣品，用寬帶二氧化碳激光直接燒結(jié)，即制得鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷；其中，x表示摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)，0﹤x﹤1。本發(fā)明所用材料價(jià)格便宜，激光燒結(jié)法耗能少，燒結(jié)時(shí)間極短（1.5秒左右），激光燒結(jié)制得的鈦酸鈣鋁陶瓷產(chǎn)品晶粒很細(xì)小，無(wú)氣孔，致密度很高，使產(chǎn)品具有一定的強(qiáng)度，其性能穩(wěn)定可靠。
【專(zhuān)利說(shuō)明】激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的材料及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的材料及方法，屬于電子功能陶瓷的制備【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦酸鈣鋁是鈦酸鈣和鈦酸鋁完全的固溶體，其連續(xù)固溶性可使材料的介電和光學(xué)性能在鈣/鋁的量比范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，這在電子元件的應(yīng)用領(lǐng)域里具有非常重要的意義。目前，電子功能陶瓷的制備方法主要由固相燒結(jié)法和液相燒結(jié)法，但這兩種制備方法都存在著各自的缺點(diǎn):固相燒結(jié)法產(chǎn)品難以達(dá)到分子級(jí)混合，得到的陶瓷元器件成品率低，耐壓性能差，陶瓷晶粒較大，有氣孔等缺陷；液相燒結(jié)法工藝流程長(zhǎng)，易引起環(huán)境污染，粉體易團(tuán)聚，原料價(jià)格昂貴，且需要較高的溫度和較高的壓力，設(shè)備投資大等。但目前國(guó)內(nèi)主要采用窄帶激光制備電子功能陶瓷，其缺點(diǎn)是燒結(jié)寬度窄，只有I~3_，壓坯在激光燒結(jié)過(guò)程中，由于溫度梯度較大，極易開(kāi)裂，致使壓坯難以燒結(jié)成行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于，提供一種激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的材料及方法，它可以有效解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣構(gòu)成的:激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的方法，按照(1-x):X:1的摩爾比稱取碳酸鈣、碳酸鋁和二氧化鈦，混合，烘干，用球磨機(jī)干磨2小時(shí)，然后加適量去離子水濕磨3小時(shí)，取出烘干，加粘結(jié)劑塑化、造粒，在35MPa壓力下壓坯，保壓Smin ;生坯在70°C溫度下干燥2小時(shí)，再在250°C溫度下干燥5小時(shí)，隨爐冷卻；取出樣品，用寬帶二氧化碳激光直接燒結(jié)，即制得鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷；其中，X表示摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù),0 < X < 1。
[0005]所述的碳酸鈣、碳酸鋁和二氧化鈦的純度均為99%以上。
[0006]上述的激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的方法，二氧化碳激光燒結(jié)過(guò)程中，寬帶激光密度為0.15kw/c m2~0.25 kw/c m2，采用雙面燒結(jié)。
[0007]上述的激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的方法，二氧化碳激光燒結(jié)過(guò)程中，寬帶激光輸出功率為350W，掃描速度為100mm/min，光斑面積為14*2mm2，離焦量為315mm，該工藝條件是發(fā)明人在固定光斑尺寸(14*2mm2)和離焦量(315mm)的前提下，改變寬帶激光輸出功率和掃描速度，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化、帥選出來(lái)的最佳工藝參數(shù)。在此工藝條件下燒結(jié)出的陶瓷產(chǎn)品性能最好。
[0008]上述的激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的方法中，所用的粘接劑是濃度為5%的聚乙烯醇溶液。
[0009]前述的聚乙烯醇的聚合度為1850。
[0010]根據(jù)前述的激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的方法制得的鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷材料。[0011]本發(fā)明所制備的電子功能陶瓷具有可靠性高、安全、節(jié)電等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于溫度敏感元件、限電流元件以及恒溫發(fā)熱元件等方面，具體涉及通信、家電、航空、汽車(chē)、電力設(shè)備等領(lǐng)域。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所用材料價(jià)格便宜，激光燒結(jié)法耗能少，燒結(jié)時(shí)間極短(1.5秒左右)，激光燒結(jié)制得的鈦酸鈣鋁陶瓷產(chǎn)品晶粒很細(xì)小，無(wú)氣孔，致密度很高，使產(chǎn)品具有一定的強(qiáng)度，其性能(如導(dǎo)電率、介電常數(shù)等)穩(wěn)定可靠。本發(fā)明為使用電子功能陶瓷提供了一個(gè)新的選擇。
【具體實(shí)施方式】[0013]實(shí)施例1:按照0.8:0.2:1的摩爾比稱取純度均為99.5的碳酸鈣、碳酸鋁和二氧化鈦,混合,烘干,用球磨機(jī)干磨2小時(shí)，然后加適量去離子水濕磨3小時(shí)，取出烘干，加粘結(jié)劑塑化、造粒，在35MPa壓力下壓坯，保壓8min ;生坯在70°C溫度下干燥2小時(shí)，再在250°C溫度下干燥5小時(shí)，隨爐冷卻；取出樣品，用寬帶二氧化碳激光直接燒結(jié)，即制得鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷。二氧化碳激光燒結(jié)過(guò)程中，寬帶激光密度為0.20 kW/c m2，采用雙面燒結(jié)。寬帶激光輸出功率為350W，掃描速度為100mm/min，光斑面積為14*2mm2，離焦量為315mm。所用的粘接劑是濃度為5%的聚乙烯醇溶液。所述的聚乙烯醇的聚合度為1850。
[0014]實(shí)施例2:按照0.5:0.5:1的摩爾比稱取純度均為99.8%的碳酸鈣、碳酸鋁和二氧化鈦,混合,烘干,用球磨機(jī)干磨2小時(shí)，然后加適量去離子水濕磨3小時(shí)，取出烘干，加粘結(jié)劑塑化、造粒，在35MPa壓力下壓坯，保壓8min ;生坯在70°C溫度下干燥2小時(shí)，再在250°C溫度下干燥5小時(shí)，隨爐冷卻；取出樣品，用寬帶二氧化碳激光直接燒結(jié)，即制得鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷。二氧化碳激光燒結(jié)過(guò)程中，寬帶激光密度為0.15kff/c m2~0.25 kff/c m2，采用雙面燒結(jié)。寬帶激光輸出功率為350W，掃描速度為100mm/min，光斑面積為14*2m m2，離焦量為315mm。所用的粘接劑是濃度為5%的聚乙烯醇溶液。所述的聚乙烯醇的聚合度為1850。
[0015]實(shí)施例3:按照0.3:0.7:1的摩爾比稱取純度均為99.9%的碳酸鈣、碳酸鋁和二氧化鈦,混合,烘干,用球磨機(jī)干磨2小時(shí)，然后加適量去離子水濕磨3小時(shí)，取出烘干，加粘結(jié)劑塑化、造粒，在35MPa壓力下壓坯，保壓8min ;生坯在70°C溫度下干燥2小時(shí)，再在250°C溫度下干燥5小時(shí)，隨爐冷卻；取出樣品，用寬帶二氧化碳激光直接燒結(jié)，即制得鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷。二氧化碳激光燒結(jié)過(guò)程中，寬帶激光密度為0.15kff/c m2~0.25 kff/c m2，采用雙面燒結(jié)。寬帶激光輸出功率為350W，掃描速度為100mm/min，光斑面積為14*2m m2，離焦量為315mm。所用的粘接劑是濃度為5%的聚乙烯醇溶液。所述的聚乙烯醇的聚合度為1850。
[0016]實(shí)施例4:根據(jù)實(shí)施例1~3所述的激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的方法制得的鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷材料。
【權(quán)利要求】
1.激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的方法，其特征在于，按照(1-x):X:1的摩爾比稱取碳酸鈣、碳酸鋁和二氧化鈦，混合，烘干，用球磨機(jī)干磨2小時(shí)，然后加適量去離子水濕磨3小時(shí)，取出烘干，加粘結(jié)劑塑化、造粒，在35MPa壓力下壓坯，保壓Smin ;生坯在70°C溫度下干燥2小時(shí)，再在250°C溫度下干燥5小時(shí)，隨爐冷卻；取出樣品，用寬帶二氧化碳激光直接燒結(jié)，即制得鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷；其中，X表示摩爾質(zhì)量分?jǐn)?shù)，O < X < 1.
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的方法，其特征在于，所述的碳酸鈣、碳酸鋁和二氧化鈦的純度均為99%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的方法，其特征在于，二氧化碳激光燒結(jié)過(guò)程中，寬帶激光密度為0.15kff/c m2~0.25 kff/c m2，采用雙面燒結(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的方法，其特征在于，二氧化碳激光燒結(jié)過(guò)程中，寬帶激光輸出功率為350W，掃描速度為100mm/min，光斑面積為14*2m m2 ,離焦量為 315mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的方法，其特征在于，所用的粘接劑是濃度為5%的聚乙烯醇溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的方法，其特征在于，所述的聚乙烯醇的聚合度為1850。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述的激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的方法制得的鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷材料。
【文檔編號(hào)】C04B35/478GK103833350SQ201210475108
【公開(kāi)日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月20日
【發(fā)明者】沈新榮 申請(qǐng)人:沈新榮