本(ben)發明(ming)涉及熔斷(duan)器(qi)領(ling)域，具體為一(yi)種高分斷(duan)熔斷(duan)器(qi)陶(tao)瓷復合材料(liao)及其制備方法。

背景技術：

1、隨著高密度(du)(du)、高速(su)度(du)(du)和高可靠(kao)性的(de)主體結(jie)構微電子產品的(de)產生，作(zuo)為(wei)電子設備的(de)保護元件(jian)(jian)，傳統的(de)熔(rong)斷(duan)器由于體積大、易破碎(sui)、無法(fa)實(shi)現自動(dong)化安裝等自身(shen)的(de)缺陷已經不適應市場(chang)的(de)需求。這就促使(shi)了電路保護元件(jian)(jian)向片式微型化、高安全可靠(kao)性、高精度(du)(du)方(fang)向發展，因此陶瓷熔(rong)斷(duan)器的(de)出現成(cheng)為(wei)了必然趨勢(shi)。

2、氧化鋁陶瓷具有極(ji)高的硬度和剛性，能夠提供良好(hao)的絕緣性能，而且(qie)結(jie)構致密(mi)，不(bu)易受到酸(suan)堿等腐(fu)蝕性介質的侵蝕，常(chang)被用(yong)于生產陶瓷熔(rong)斷器，但(dan)是其韌性較低，抗熱震性差，不(bu)能承受溫度的急劇變(bian)化，這對其在(zai)熔(rong)斷器中的應(ying)用(yong)造成(cheng)了限制。

技術實現思路

1、發(fa)明目的：針對上述技術(shu)問題(ti)，本發(fa)明提出了一種高分斷熔斷器陶瓷(ci)復合(he)材料(liao)及其制備方法。

2、所采用的(de)技(ji)術方案如下：

3、一種高(gao)分斷熔斷器陶瓷復合材料，其特征在于，以重量份數計，包括以下組(zu)成(cheng)成(cheng)分：

4、氧化(hua)鋁100-120份(fen)、氧化(hua)鎂1-3份(fen)、二氧化(hua)硅5-10份(fen)、氧化(hua)鋯1-5份(fen)、abo3包覆碳(tan)納米(mi)管5-10份(fen)、燒結助劑1-2份(fen)；

5、其中，a為稀土元(yuan)素；

6、b為金屬元素。

7、進一步地(di)，a為la、ce、yb、sm中的任意一種或多種。

8、進一步(bu)地，b為ti、fe、zr、al中(zhong)的任意一種(zhong)或多種(zhong)。

9、進一步地，所述abo3包覆碳納米管的制(zhi)備(bei)方法如下：

10、將表(biao)面活性劑溶(rong)于水中制成溶(rong)液(ye)，再將碳(tan)納米管加(jia)入，超聲(sheng)振(zhen)蕩得到懸(xuan)浮(fu)液(ye)，再向(xiang)懸(xuan)浮(fu)液(ye)中加(jia)入水溶(rong)性a鹽、水溶(rong)性b鹽和沉(chen)淀劑，反應1-10h后(hou)離心收集沉(chen)淀，洗滌后(hou)干(gan)燥，升溫至800-1000℃焙(bei)燒1-5h即(ji)可(ke)。

11、進一步地，所述表(biao)面活性劑(ji)為十二(er)烷(wan)基硫(liu)酸(suan)納、十二(er)烷(wan)基苯磺(huang)酸(suan)鈉、辛(xin)(xin)基磺(huang)酸(suan)鈉、辛(xin)(xin)基磺(huang)酸(suan)鉀(jia)中的任意(yi)一種或多種。

12、進(jin)一(yi)步(bu)地，所述沉淀劑為氨水、氫氧化(hua)鈉、氫氧化(hua)鉀中(zhong)的任意一(yi)種或(huo)多種。

13、進一(yi)步地，所述(shu)燒結(jie)助劑(ji)包括氟化鎂(mei)、氧化銅和二氧化鈦(tai)。

14、進一步(bu)地，所述氟(fu)化(hua)(hua)鎂、氧化(hua)(hua)銅和二(er)氧化(hua)(hua)鈦的重量比為1-5：1-5：1-5。

15、本發明還提(ti)供了一種高(gao)分斷(duan)熔(rong)斷(duan)器(qi)陶瓷復合材料的制備(bei)方法：

16、將(jiang)氧化(hua)(hua)鋁、氧化(hua)(hua)鎂、二(er)氧化(hua)(hua)硅、氧化(hua)(hua)鋯、abo3包覆碳(tan)納米管、燒結(jie)助劑混合(he)球磨(mo)后干燥(zao)，加入粘結(jie)劑造粒后壓制成型，將(jiang)得到(dao)的坯(pi)體升(sheng)溫(wen)至1450-1550℃燒結(jie)2-4h后隨爐冷卻至室溫(wen)即可。

17、進一步地，其(qi)特征在(zai)于，升溫速度為1-20℃/min。

18、本發明(ming)的有益效果：

19、本發明提供了一種高(gao)(gao)分斷熔(rong)斷器陶瓷復合材(cai)(cai)料(liao)，以氧(yang)化(hua)鋁為基體，氧(yang)化(hua)鋁與(yu)氧(yang)化(hua)鎂(mei)和二氧(yang)化(hua)硅(gui)在(zai)高(gao)(gao)溫燒結時能生成(cheng)低熱(re)膨脹(zhang)系數(shu)(shu)的堇青(qing)石，從而降低陶瓷復合材(cai)(cai)料(liao)整體的熱(re)膨脹(zhang)系數(shu)(shu)，熱(re)膨脹(zhang)系數(shu)(shu)越(yue)小，因溫度變化(hua)而引起(qi)的體積變化(hua)小，相應產生的溫度應力(li)小，抗熱(re)震(zhen)性越(yue)好；

20、abo3的(de)引入可以促進燒結時殘留的(de)高(gao)熱膨(peng)脹系(xi)數的(de)石(shi)(shi)(shi)(shi)英石(shi)(shi)(shi)(shi)、尖(jian)晶(jing)石(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)莫來(lai)石(shi)(shi)(shi)(shi)等晶(jing)相(xiang)向(xiang)(xiang)堇(jin)青石(shi)(shi)(shi)(shi)轉變，進一步提(ti)(ti)高(gao)抗熱震(zhen)性能，原因可能是abo3提(ti)(ti)高(gao)了si、al和(he)mg離子的(de)擴散(san)系(xi)數，使其更容易向(xiang)(xiang)堇(jin)青石(shi)(shi)(shi)(shi)轉變發生(sheng)轉變，也可能是稀(xi)土(tu)元素(su)a的(de)固溶，有利于高(gao)溫下石(shi)(shi)(shi)(shi)英石(shi)(shi)(shi)(shi)、尖(jian)晶(jing)石(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)莫來(lai)石(shi)(shi)(shi)(shi)晶(jing)格(ge)的(de)解(jie)散(san)并向(xiang)(xiang)堇(jin)青石(shi)(shi)(shi)(shi)轉變；

21、碳納(na)米(mi)管的(de)(de)(de)(de)(de)拔出(chu)、橋(qiao)(qiao)連及裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)偏轉，阻(zu)礙了(le)(le)陶(tao)瓷(ci)(ci)基體裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)，提(ti)高了(le)(le)陶(tao)瓷(ci)(ci)復(fu)(fu)合(he)材料的(de)(de)(de)(de)(de)斷(duan)裂(lie)韌(ren)(ren)性，同(tong)時(shi)碳納(na)米(mi)管的(de)(de)(de)(de)(de)加入(ru)在一定程度上起到了(le)(le)阻(zu)礙晶粒(li)長大的(de)(de)(de)(de)(de)作用，這也(ye)對陶(tao)瓷(ci)(ci)復(fu)(fu)合(he)材料力(li)學(xue)性能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)高起到了(le)(le)一定的(de)(de)(de)(de)(de)作用，同(tong)時(shi)碳納(na)米(mi)管的(de)(de)(de)(de)(de)高導熱(re)(re)性能(neng)(neng)及加入(ru)所(suo)產生的(de)(de)(de)(de)(de)橋(qiao)(qiao)聯、拔出(chu)等增(zeng)韌(ren)(ren)機制(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)綜合(he)作用耗散了(le)(le)熱(re)(re)震裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)能(neng)(neng)量，使得裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)擴(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)阻(zu)力(li)大為增(zeng)強(qiang)，有效地阻(zu)止了(le)(le)熱(re)(re)震裂(lie)紋(wen)(wen)(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)展(zhan)(zhan)與合(he)并(bing)，使得陶(tao)瓷(ci)(ci)復(fu)(fu)合(he)材料表現(xian)出(chu)較好的(de)(de)(de)(de)(de)抗熱(re)(re)震能(neng)(neng)力(li)；

22、但是由于碳(tan)納米(mi)管非常(chang)容易團聚的(de)特性，發(fa)(fa)明人利(li)用abo3對(dui)其(qi)進行包覆(fu)，改(gai)善了(le)碳(tan)納米(mi)管在混料時的(de)分散(san)性能，充分發(fa)(fa)揮了(le)它(ta)的(de)增(zeng)強(qiang)、抗熱震效(xiao)果；

23、由氟化(hua)(hua)鎂、氧化(hua)(hua)銅和二氧化(hua)(hua)鈦組成的(de)燒結(jie)助劑可以降(jiang)低氧化(hua)(hua)鋁陶瓷(ci)的(de)燒結(jie)活化(hua)(hua)能(neng)，降(jiang)低燒結(jie)溫(wen)度，并(bing)形(xing)成熔(rong)融相填充晶粒間的(de)氣(qi)孔(kong)，促進陶瓷(ci)的(de)燒結(jie)致密(mi)化(hua)(hua)，從而提高陶瓷(ci)復合材料的(de)力(li)學強度；

24、本發明(ming)所制備的陶瓷復合材料(liao)力(li)學性(xing)能(neng)良(liang)好，且抗熱震性(xing)能(neng)優異可以滿足(zu)高(gao)分斷熔斷器的使用需求。

技術特征：

1.一(yi)種高分(fen)斷(duan)(duan)熔斷(duan)(duan)器陶瓷復合材料，其特征在(zai)于，以重量份數計，包括以下組成(cheng)成(cheng)分(fen)：

2.如權利要求1所述的高分斷熔斷器陶(tao)瓷(ci)復合材料，其特(te)征在于，a為la、ce、yb、sm中的任意一種或(huo)多種。

3.如權(quan)利要求1所(suo)述的(de)高分斷熔斷器陶瓷復合材料，其特征(zheng)在于，b為ti、fe、zr、al中的(de)任意一種或多種。

4.如(ru)權(quan)利(li)要求1所述(shu)的(de)高分斷熔斷器陶瓷復(fu)合(he)材料，其特征在于(yu)，所述(shu)abo3包覆碳納米(mi)管的(de)制備(bei)方法如(ru)下：

5.如權利要求(qiu)4所述的高分斷熔斷器陶瓷(ci)復合(he)材料，其(qi)特征在于，所述表面(mian)活(huo)性劑為十(shi)二(er)烷基硫酸(suan)(suan)納(na)、十(shi)二(er)烷基苯(ben)磺酸(suan)(suan)鈉、辛(xin)基磺酸(suan)(suan)鈉、辛(xin)基磺酸(suan)(suan)鉀(jia)中(zhong)的任(ren)意一種或多種。

6.如權(quan)利要(yao)求4所述的高分(fen)斷(duan)熔斷(duan)器陶(tao)瓷(ci)復合材料，其特征(zheng)在于，所述沉淀劑為氨水(shui)、氫氧(yang)化(hua)鈉、氫氧(yang)化(hua)鉀中的任意(yi)一(yi)種(zhong)或多(duo)種(zhong)。

7.如權利要(yao)求1所(suo)述的高(gao)分斷熔(rong)斷器陶瓷復(fu)合材料，其特征在(zai)于，所(suo)述燒結助(zhu)劑包括氟化(hua)鎂、氧化(hua)銅和二氧化(hua)鈦。

8.如(ru)權(quan)利(li)要求(qiu)7所述的(de)高分斷(duan)熔斷(duan)器(qi)陶瓷(ci)復合材料，其特(te)征在于，所述氟化(hua)鎂、氧(yang)(yang)化(hua)銅和二氧(yang)(yang)化(hua)鈦的(de)重量比為1-5：1-5：1-5。

9.一(yi)種如權利要求1-8中任一(yi)項所述的高分斷熔斷器陶瓷(ci)復合材料的制備(bei)方法，其特征在于，將(jiang)氧(yang)化鋁、氧(yang)化鎂(mei)、二氧(yang)化硅、氧(yang)化鋯(gao)、abo3包覆(fu)碳納米管、燒結(jie)助劑混(hun)合球(qiu)磨(mo)后(hou)干燥(zao)，加(jia)入粘結(jie)劑造(zao)粒后(hou)壓制成型，將(jiang)得到的坯體升(sheng)溫至1450-1550℃燒結(jie)2-4h后(hou)隨爐冷卻至室溫即(ji)可(ke)。

10.如權利要求9所述(shu)的(de)高分斷熔斷器陶瓷復合材料的(de)制備方法，其特征在于，升溫(wen)速(su)度為1-20℃/min。

技術總結
本發明涉及熔斷器領域，具體為一種高分斷熔斷器陶瓷復合材料及其制備方法，以重量份數計，包括以下組成成分：氧化鋁100?120份、氧化鎂1?3份、二氧化硅5?10份、氧化鋯1?5份、ABO<subgt;3</subgt;包覆碳納米管5?10份、燒結助劑1?2份；其中，A為稀土元素；B為金屬元素，本發明所制備的陶瓷復合材料力學性能良好，且抗熱震性能優異可以滿足高分斷熔斷器的使用需求。

技術研發人員：曾正春,歐聰敏,閔貴忠,劉育平,謝迎春,黃紹東
受保護的技術使用者：湖南省新化縣長江電子有限責任公司
技術研發日：
技術公布日：2024/9/19