激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的材料及方法
【專利摘要】本發明公開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，用球磨機干磨2小時，然后加適量去離子水濕磨3小時，取出烘干，加粘結劑塑化、造粒，在35MPa壓力下壓坯，保壓8min；生坯在70℃溫度下干燥2小時，再在250℃溫度下干燥5小時，隨爐冷卻；取出樣品，用寬帶二氧化碳激光直接燒結，即制得鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷；其中，x表示摩爾質量分數，0﹤x﹤1。本發明所用材料價格便宜，激光燒結法耗能少，燒結時間極短（1.5秒左右），激光燒結制得的鈦酸鈣鋁陶瓷產品晶粒很細小，無氣孔，致密度很高，使產品具有一定的強度，其性能穩定可靠。
【專利說明】激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的材料及方法
【技術領域】
[0001]本發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【技術領域】。
【背景技術】
[0002]鈦酸鈣鋁是鈦酸鈣和鈦酸鋁完全的固溶體，其連續固溶性可使材料的介電和光學性能在鈣/鋁的量比范圍內連續調節，這在電子元件的應用領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法和液相燒結法，但這兩種制備方法都存在著各自的缺點:固相燒結法產品難以達到分子級混合，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；液相燒結法工藝流程長，易引起環境污染，粉體易團聚，原料價格昂貴，且需要較高的溫度和較高的壓力，設備投資大等。但目前國內主要采用窄帶激光制備電子功能陶瓷，其缺點是燒結寬度窄，只有I~3_，壓坯在激光燒結過程中，由于溫度梯度較大，極易開裂，致使壓坯難以燒結成行。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于，提供一種激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的材料及方法，它可以有效解決現有技術存在的問題。
[0004]本發明的技術方案是這樣構成的: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，用球磨機干磨2小時，然后加適量去離子水濕磨3小時，取出烘干，加粘結劑塑化、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，再在250°C溫度下干燥5小時，隨爐冷卻；取出樣品，用寬帶二氧化碳激光直接燒結，即制得鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷；其中，X表示摩爾質量分數,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，二氧化碳激光燒結過程中，寬帶激光密度為0.15kw/c m2~0.25 kw/c m2，采用雙面燒結。
[0007]上述的激光制備鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷的方法，二氧化碳激光燒結過程中，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，通過正交實驗優化、帥選出來的最佳工藝參數。在此工藝條件下燒結出的陶瓷產品性能最好。
[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]本發明所制備的電子功能陶瓷具有可靠性高、安全、節電等優點，主要應用于溫度敏感元件、限電流元件以及恒溫發熱元件等方面，具體涉及通信、家電、航空、汽車、電力設備等領域。
[0012]與現有技術相比，本發明所用材料價格便宜，激光燒結法耗能少，燒結時間極短(1.5秒左右)，激光燒結制得的鈦酸鈣鋁陶瓷產品晶粒很細小，無氣孔，致密度很高，使產品具有一定的強度，其性能(如導電率、介電常數等)穩定可靠。本發明為使用電子功能陶瓷提供了一個新的選擇。
【具體實施方式】[0013]實施例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,用球磨機干磨2小時，然后加適量去離子水濕磨3小時，取出烘干，加粘結劑塑化、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，再在250°C溫度下干燥5小時，隨爐冷卻；取出樣品，用寬帶二氧化碳激光直接燒結，即制得鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷。二氧化碳激光燒結過程中，寬帶激光密度為0.20 kW/c m2，采用雙面燒結。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,用球磨機干磨2小時，然后加適量去離子水濕磨3小時，取出烘干，加粘結劑塑化、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，再在250°C溫度下干燥5小時，隨爐冷卻；取出樣品，用寬帶二氧化碳激光直接燒結，即制得鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷。二氧化碳激光燒結過程中，寬帶激光密度為0.15kff/c m2~0.25 kff/c m2，采用雙面燒結。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,用球磨機干磨2小時，然后加適量去離子水濕磨3小時，取出烘干，加粘結劑塑化、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，再在250°C溫度下干燥5小時，隨爐冷卻；取出樣品，用寬帶二氧化碳激光直接燒結，即制得鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷。二氧化碳激光燒結過程中，寬帶激光密度為0.15kff/c m2~0.25 kff/c m2，采用雙面燒結。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]實施例4:根據實施例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，用球磨機干磨2小時，然后加適量去離子水濕磨3小時，取出烘干，加粘結劑塑化、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，再在250°C溫度下干燥5小時，隨爐冷卻；取出樣品，用寬帶二氧化碳激光直接燒結，即制得鈦酸鈣鋁電子功能陶瓷；其中，X表示摩爾質量分數，O < X < 1.
2.根據權利要求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.根據權利要求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，二氧化碳激光燒結過程中，寬帶激光密度為0.15kff/c m2~0.25 kff/c m2，采用雙面燒結。
4.根據權利要求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，二氧化碳激光燒結過程中，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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求1~6任一項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】C04B35/478GK103833350SQ201210475108
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月20日 優先權日:2012年11月20日
【發明者】沈新榮 申請人:沈新榮