一種銀管包覆陶瓷粉末制備鐵酸鉍基帶材方法
【專利摘要】一種銀管包覆陶瓷粉末制備鐵酸鉍基帶材方法，屬于陶瓷帶材加工技術(shù)領(lǐng)域。方法為：1)制備陶瓷粉體棒：利用溶膠凝膠自燃燒法或傳統(tǒng)溶膠凝膠法，制備鐵酸鉍基陶瓷粉末后，壓制成陶瓷粉體棒；2)銀管包覆陶瓷粉體棒：切割獲得銀管；將陶瓷粉體棒裝入銀管中，將銀管兩端進行封口；3)將兩端封口的銀管，進行包覆拉拔；4)將銀管包覆陶瓷線，包覆軋制獲得銀管包覆陶瓷帶材。本發(fā)明方法利用銀管包覆陶瓷粉體，使陶瓷粉體處于高靜水壓力環(huán)境；包覆變形過程，避免陶瓷粉體產(chǎn)生剪切，提高了變形的均勻性；本發(fā)明方法，效率高、成本低、易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【專利說明】
一種銀管包覆陶瓷粉末制備鐵酸秘基帶材方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于陶瓷帶材加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種銀管包覆陶瓷粉末制備鐵酸鉍基帶材方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鐵酸鉍(BiFeO3)作為一種少數(shù)在室溫下具備鐵電性和反鐵磁性的多鐵性材料，使得其在磁性和電性耦合效應(yīng)、信息存儲等方面具有潛在的應(yīng)用，受到廣泛關(guān)注。目前一般將鐵酸鉍制備成為粉體，然后通過燒結(jié)制備成僅有的纖維、薄膜和塊體幾種形態(tài)，嚴重限制了它在功能器件中更為廣泛的應(yīng)用。常溫下陶瓷幾乎沒有塑性變形能力，且脆性大，塑性變形難度高，所以制備鐵酸鉍陶瓷帶材非常困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述現(xiàn)有鐵酸鉍基陶瓷難以通過塑性變形制備帶材的缺點，本發(fā)明提供一種銀管包覆陶瓷粉末制備鐵酸鉍基帶材方法，是一種通過銀管包覆陶瓷粉末進行鐵酸鉍基帶材制備的特殊成形方法:利用金屬銀優(yōu)異的成形性能，使包覆的陶瓷粉體在三向壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生拉拔和乳制變形，得到目標厚度的陶瓷帶材。本發(fā)明制備的鐵酸鉍帶材應(yīng)用于電子元器件領(lǐng)域。
[0004]本發(fā)明的銀管包覆陶瓷粉末制備鐵酸鉍基帶材方法，包括以下步驟:
[0005]步驟I，制備陶瓷粉體棒:
[0006](I)利用溶膠凝膠自燃燒法或傳統(tǒng)溶膠凝膠法，制備鐵酸鉍基陶瓷粉末，粉末的粒度 <500nm;
[0007](2)將鐵酸鉍基陶瓷粉末，壓制成陶瓷粉體棒，其中，陶瓷粉體棒密度為3.5?5g/cm3 ；
[0008]步驟2，銀管包覆陶瓷粉體棒:
[0009](I)切割獲得銀管，其中，銀管的壁厚為I?2_，銀管的內(nèi)徑:陶瓷粉體棒的直徑=
1.1?1.25，銀管的長度:陶瓷粉體棒的長度=1.04?1.1;
[0010](2)將陶瓷粉體棒裝入銀管中，將銀管兩端進行封口 ；
[0011]步驟3，包覆拉拔:
[0012]將兩端封口的銀管，進行10?15道次拉拔，將原始直徑為6?13mm的銀管包覆陶瓷棒拉拔成直徑為I?2mm銀管包覆陶瓷線；
[0013]步驟4，包覆乳制:
[0014]將銀管包覆陶瓷線，進行2?3道次乳制，制得厚度為0.1?0.3mm的銀管包覆陶瓷帶材。
[0015]其中:
[0016]所述的步驟1(2)中，將鐵酸鉍基陶瓷粉末壓制成陶瓷粉體棒的方法為:鐵酸鉍基陶瓷粉末灌裝在下模中，然后上下模具閉合，置于液壓機工作臺上進行壓制，壓力為2?lOMPa，壓制時間為10?20s。
[0017]所述的步驟2(2)中，利用氬弧焊將銀管兩端進行封口。
[0018]所述的步驟3中，采用拔絲機進行拉拔。
[0019]所述的步驟4中，乳制的總的壓下率為70?90%。
[0020]本發(fā)明的銀管包覆陶瓷粉末制備鐵酸鉍基帶材方法，是在金屬銀管包覆陶瓷粉體基礎(chǔ)上，基于金屬銀的高延展性和優(yōu)異的塑性能力等優(yōu)點，在乳制時，利用金屬銀管提供的高靜水壓力環(huán)境，使被包覆的陶瓷粉體處于壓應(yīng)力狀態(tài)，從而實現(xiàn)陶瓷的塑性變形，通過拉拔、乳制參數(shù)控制制備不同目標厚度的鐵酸鉍基帶材。
[0021]本發(fā)明方法的主要優(yōu)點在于:
[0022](I)利用銀管包覆陶瓷粉體，使陶瓷粉體處于高靜水壓力環(huán)境中，在變形過程中始終為壓應(yīng)力狀態(tài)，減弱了陶瓷的脆性帶來的影響，使其具備了一定的塑性變形能力。另外，拉拔和乳制過程中，接觸表面易于產(chǎn)生剪切變形導(dǎo)致變形不均勻，而包覆變形過程中，由于接觸表面為金屬銀，因而避免了陶瓷粉體產(chǎn)生剪切，提高了變形的均勻性。
[0023](2)本發(fā)明突破了常規(guī)冷壓燒結(jié)和熱壓燒結(jié)方法，利用塑性變形能夠?qū)崿F(xiàn)鐵酸鉍基帶材的制備，為鐵酸鉍基帶材甚至是陶瓷帶材提供了一種新的制備方法。
[0024](3)實現(xiàn)本發(fā)明方法所需設(shè)備為普通液壓機、拔絲機和乳機不需要額外改進設(shè)備結(jié)構(gòu)，效率高、成本低、易于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0025]本發(fā)明金屬銀管包覆陶瓷粉體制備鐵酸鉍基帶材的方法不僅可以用于鐵酸鉍基帶材制備，也可以用于其它陶瓷帶材制備。
【附圖說明】
[0026]圖1本發(fā)明實施例的銀管包覆陶瓷粉末制備鐵酸鉍基帶材方法的流程圖；
[0027]圖2本發(fā)明實施例1制備的鐵酸鉍基帶材的宏觀照片。
【具體實施方式】
[0028]下面結(jié)合具體工藝和實施案例，對本發(fā)明的具體方法進行說明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0029]以下實施例的銀管包覆陶瓷粉末制備鐵酸鉍基帶材方法，工藝流程圖見圖1。
[0030]實施例1
[0031 ]銀管包覆陶瓷粉末制備鐵酸鉍基帶材方法，包括以下步驟:
[0032]步驟I，制備陶瓷粉體棒:
[0033](I)利用溶膠凝膠自燃燒法，制備鐵酸鉍基陶瓷粉末9g，粉末的粒度彡500nm。
[0034](2)將鐵酸鉍基陶瓷粉末，灌裝在下模中，然后上下模具閉合，置于液壓機工作臺上進行壓制;壓制成直徑為6mm，長度為115mm陶瓷粉體棒，其中，壓制時壓力為4MPa，壓制時間為1s;
[0035]步驟2，銀管包覆陶瓷粉體棒:
[0036](I)切割獲得銀管；其中，銀管的壁厚為1mm，銀管的外徑為8mm，銀管的長度為120mm；
[0037](2)將陶瓷粉體棒裝入銀管中，利用氬弧焊將銀管兩端進行封口 ；
[0038]步驟3，包覆拉拔:
[0039]將兩端封口的銀管，采用拔絲機進行15道次拉拔，將原始直徑為8mm的銀管包覆陶瓷棒拉拔成直徑為Imm銀管包覆陶瓷線；
[0040]步驟4，包覆乳制:
[0041 ]將銀管包覆陶瓷線，進行2道次乳制，壓下率為80 %制得厚度為0.2mm的銀管包覆陶瓷帶材。
[0042]本實施例制備的銀管包覆陶瓷帶材，剝開銀包覆層后測得鐵酸鉍帶材厚度為0.13mm。本實施例制備的鐵酸鉍基帶材的宏觀照片，見圖2。
[0043]實施例2
[0044]銀管包覆陶瓷粉末制備鐵酸鉍基帶材方法，包括以下步驟:
[0045]步驟I，制備陶瓷粉體棒:
[0046](I)利用傳統(tǒng)溶膠凝膠法，制備0.97BiFe03-0.03BaTi03鐵酸鉍基二元固溶體粉體18g，粉末的粒度<500nm;
[0047](2)將二元固溶體粉體，灌裝在下模中，然后上下模具閉合，置于液壓機工作臺上進行壓制;壓制成直徑為8mm，長度為IlOmm的陶瓷粉體棒，其中，壓制時壓力為8MPa，壓制時間為15s;
[0048I步驟2，銀管包覆陶瓷粉體棒:
[0049](I)切割獲得銀管；其中，銀管的壁厚為1mm，銀管的外徑為10mm，銀管的長度為120mm；
[0050](2)將陶瓷粉體棒裝入銀管中，利用氬弧焊將銀管兩端進行封口 ；
[0051 ]步驟3，包覆拉拔:
[0052]將兩端封口的銀管，采用拔絲機進行15道次拉拔，將原始直徑為1mm的銀管包覆陶瓷棒拉拔成直徑為2mm銀管包覆陶瓷線；
[0053]步驟4，包覆乳制:
[0054]將銀管包覆陶瓷線，進行3道次乳制，壓下率為85%制得厚度為0.3mm的銀管包覆陶瓷帶材。
[0055]本實施例制備的銀管包覆陶瓷帶材，剝開銀包覆層后測得鐵酸鉍帶材厚度為0.2mmo
[0056]實施例3
[0057]銀管包覆陶瓷粉末制備鐵酸鉍基帶材方法，包括以下步驟:
[0058]步驟I，制備陶瓷粉體棒:
[0059](I)利用溶膠凝膠自燃燒法，制備鐵酸鉍基陶瓷粉末7g，粉末的粒度彡500nm;
[0060](2)將鐵酸鉍基陶瓷粉末，灌裝在下模中，然后上下模具閉合，置于液壓機工作臺上進行壓制;壓制成直徑為4mm，長度為IlOmm的陶瓷粉體棒，其中，壓制時壓力為2MPa，壓制時間為1s;
[0061]步驟2，銀管包覆陶瓷粉體棒:
[0062](I)切割獲得銀管；其中，銀管的壁厚為1mm，銀管的外徑為6mm，銀管的長度為120mm；
[0063](2)將陶瓷粉體棒裝入銀管中，利用氬弧焊將銀管兩端進行封口 ；
[0064]步驟3，包覆拉拔:
[0065]將兩端封口的銀管，采用拔絲機進行10道次拉拔，將原始直徑為6mm的銀管包覆陶瓷棒拉拔成直徑為Imm銀管包覆陶瓷線；
[0066]步驟4，包覆乳制:
[0067]將銀管包覆陶瓷線，進行2道次乳制，壓下率為84%制得厚度為0.16mm的銀管包覆陶瓷帶材。
[0068]本實施例制備的銀管包覆陶瓷帶材，剝開銀包覆層后測得鐵酸鉍帶材厚度為
0.1mnin
[0069]實施例4
[0070]銀管包覆陶瓷粉末制備鐵酸鉍基帶材方法，包括以下步驟:
[0071 ]步驟I，制備陶瓷粉體棒:
[0072](I)利用傳統(tǒng)溶膠凝膠法，制備鐵酸鉍基陶瓷粉末21g，粉末的粒度彡500nm;
[0073](2)將鐵酸鉍基陶瓷粉末，灌裝在下模中，然后上下模具閉合，置于液壓機工作臺上進行壓制;壓制成直徑為9mm，長度為112mm的陶瓷粉體棒，其中，壓制時壓力為lOMPa，壓制時間為20s;步驟2，銀管包覆陶瓷粉體棒:
[0074](I)切割獲得銀管；其中，銀管的壁厚為2mm，銀管的外徑為13mm，銀管的長度為120mm；
[0075](2)將陶瓷粉體棒裝入銀管中，利用氬弧焊將銀管兩端進行封口 ；
[0076]步驟3，包覆拉拔:
[0077]將兩端封口的銀管，采用拔絲機進行12道次拉拔，將原始直徑為13mm的銀管包覆陶瓷棒拉拔成直徑為2mm銀管包覆陶瓷線；
[0078]步驟4，包覆乳制:
[0079]將銀管包覆陶瓷線，進行2道次乳制，壓下率為80%制得厚度為0.4mm的銀管包覆陶瓷帶材。
[0080]本實施例制備的銀管包覆陶瓷帶材，剝開銀包覆層后測得鐵酸鉍帶材厚度為0.32mmo
[0081]實施例5
[0082]銀管包覆陶瓷粉末制備鐵酸鉍基帶材方法，包括以下步驟:
[0083]步驟I，制備陶瓷粉體棒:
[0084](I)利用溶膠凝膠自燃燒法，制備鐵酸鉍基陶瓷粉末1g，粉末的粒度彡500nm;
[0085](2)將鐵酸鉍基陶瓷粉末，灌裝在下模中，然后上下模具閉合，置于液壓機工作臺上進行壓制;壓制成直徑為5mm，長度為112mm的陶瓷粉體棒，其中，壓制時壓力為5MPa，壓制時間為12s;
[0086]步驟2，銀管包覆陶瓷粉體棒:
[0087](I)切割獲得銀管；其中，銀管的壁厚為2mm，銀管的外徑為9mm，銀管的長度為120mm；
[0088](2)將陶瓷粉體棒裝入銀管中，利用氬弧焊將銀管兩端進行封口 ；
[0089]步驟3，包覆拉拔:
[0090]將兩端封口的銀管，采用拔絲機進行14道次拉拔，將原始直徑為9mm的銀管包覆陶瓷棒拉拔成直徑為Imm銀管包覆陶瓷線；
[0091]步驟4，包覆乳制:
[0092]將銀管包覆陶瓷線，進行3道次乳制，壓下率為90%制得厚度為0.1mm的銀管包覆陶瓷帶材。
[0093]本實施例制備的銀管包覆陶瓷帶材，剝開銀包覆層后測得鐵酸鉍帶材厚度為
0.09mm。
【主權(quán)項】
1.一種銀管包覆陶瓷粉末制備鐵酸鉍基帶材方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I，制備陶瓷粉體棒: (1)利用溶膠凝膠自燃燒法或傳統(tǒng)溶膠凝膠法，制備鐵酸鉍基陶瓷粉末，粉末的粒度<500nm； (2)將鐵酸鉍基陶瓷粉末，壓制成陶瓷粉體棒，其中，陶瓷粉體棒密度為3.5?5g/cm3; 步驟2，銀管包覆陶瓷粉體棒: (1)切割獲得銀管，其中，銀管的壁厚為I?2mm，銀管的內(nèi)徑:陶瓷粉體棒的直徑=1.1?1.25，銀管的長度:陶瓷粉體棒的長度=1.04?1.1; (2)將陶瓷粉體棒裝入銀管中，將銀管兩端進行封口； 步驟3，包覆拉拔: 將兩端封口的銀管，進行10?15道次拉拔，將原始直徑為6?13mm的銀管包覆陶瓷棒拉拔成直徑為I?2mm銀管包覆陶瓷線； 步驟4，包覆乳制: 將銀管包覆陶瓷線，進行2?3道次乳制，制得厚度為0.1?0.3_的銀管包覆陶瓷帶材。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銀管包覆陶瓷粉末制備鐵酸鉍基帶材方法，其特征在于，所述的步驟1(2)中，將鐵酸鉍基陶瓷粉末壓制成陶瓷粉體棒的方法為:鐵酸鉍基陶瓷粉末灌裝在下模中，然后上下模具閉合，置于液壓機工作臺上進行壓制，壓力為2?lOMPa，壓制時間為10?20s。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銀管包覆陶瓷粉末制備鐵酸鉍基帶材方法，其特征在于，所述的步驟2 (2)中，利用氬弧焊將銀管兩端進行封口。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銀管包覆陶瓷粉末制備鐵酸鉍基帶材方法，其特征在于，所述的步驟3中，采用拔絲機進行拉拔。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的銀管包覆陶瓷粉末制備鐵酸鉍基帶材方法，其特征在于，所述的步驟4中，乳制的總的壓下率為70?90%。
【文檔編號】C04B35/26GK106045490SQ201610375311
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】包立, 齊西偉, 梅瑞斌, 張敏
【申請人】東北大學(xué)