本發明涉及眼科手(shou)術培訓，特(te)別涉及一(yi)種具有高導熱的氮化鋁陶瓷(ci)件。

背景技術：

1、氮化(hua)鋁陶(tao)瓷是以氮化(hua)鋁(ain)為主晶相的(de)陶(tao)瓷，ain晶體(ti)以四面體(ti)為結構(gou)單元共價鍵化(hua)合物，具有(you)纖鋅礦型結構(gou)，屬(shu)六方晶系，單晶無色透明，常壓下的(de)升華分解溫(wen)度為2450℃，為一(yi)種高溫(wen)耐(nai)熱材料，此外，氮化(hua)鋁具有(you)不受(shou)鋁液和(he)其他熔(rong)融(rong)金屬(shu)及(ji)砷化(hua)鎵侵蝕的(de)特性(xing)(xing)，特別是對熔(rong)融(rong)鋁液具有(you)極好的(de)耐(nai)侵蝕性(xing)(xing)，在(zai)電(dian)力電(dian)子、航空航天、國防軍事、汽車和(he)機(ji)車、通信以及(ji)其他工業領域均具有(you)廣(guang)泛的(de)應用前景。

2、現有(you)的氮(dan)(dan)化(hua)鋁陶(tao)瓷為一(yi)種(zhong)高溫耐熱材(cai)料(liao)，特別(bie)是ain陶(tao)瓷件的高導熱性(xing)更強，但是氮(dan)(dan)化(hua)鋁陶(tao)瓷制(zhi)備時需要(yao)進行除(chu)(chu)泡(pao)(pao)(pao)操(cao)作，目前制(zhi)備的料(liao)漿除(chu)(chu)泡(pao)(pao)(pao)困難，氣泡(pao)(pao)(pao)的存在(zai)會影響素坯膜的質量，溶解性(xing)能較弱，在(zai)保證氮(dan)(dan)化(hua)鋁陶(tao)瓷高導熱的同時難以提高氮(dan)(dan)化(hua)鋁陶(tao)瓷的除(chu)(chu)泡(pao)(pao)(pao)效率(lv)；

3、由于氮化鋁陶瓷(ci)硬度高，材料的(de)脆(cui)性較(jiao)大，導致加工時容易出現崩(beng)邊(bian)、碎裂等情況，影(ying)響氮化鋁陶瓷(ci)的(de)生產效率；

4、氮化(hua)鋁具有(you)不受鋁液和其(qi)他熔(rong)融金(jin)屬及(ji)砷化(hua)鎵侵(qin)(qin)蝕(shi)的特(te)性，特(te)別是(shi)對熔(rong)融鋁液具有(you)極(ji)好(hao)的耐侵(qin)(qin)蝕(shi)性，但是(shi)抗熔(rong)融金(jin)屬侵(qin)(qin)蝕(shi)性仍存在弊(bi)端，造成氮化(hua)鋁陶(tao)瓷的抗熔(rong)金(jin)屬侵(qin)(qin)蝕(shi)性較弱(ruo)。

5、因此，現提出一種具有高導熱的氮化(hua)鋁陶瓷件解決上述問題。

技術實現思路

1、本發明的主要(yao)目(mu)的在于(yu)提(ti)供一種具有高導熱的氮化鋁陶(tao)瓷件，以解(jie)決(jue)上述背(bei)景中提(ti)出的問題。

2、為實現上述目(mu)的，本發(fa)明采取的技術方案為：一(yi)種具(ju)有(you)高(gao)導(dao)熱的氮化(hua)鋁陶瓷(ci)件，包括配料、混(hun)拌(ban)球磨(mo)、除泡、脫脂、固化(hua)干燥、燒結(jie)及(ji)以下原料：焊(han)條(tiao)、合金粉、ain粉、分散劑(ji)(ji)、燒結(jie)助劑(ji)(ji)、環(huan)氧樹(shu)脂、消泡劑(ji)(ji)、固化(hua)劑(ji)(ji)等(deng)原料；

3、所述配(pei)料包(bao)括有機溶劑及選用乙(yi)醇(chun)、丙醇(chun)、丁(ding)醇(chun)和乙(yi)二醇(chun)中的一種(zhong)或幾種(zhong)做溶劑，加入分散劑和低黏度環氧樹脂(zhi)，攪拌均勻形成預混液(ye)；

4、所(suo)述混拌球磨用于對(dui)稱(cheng)重后的(de)原料進行混拌處理，得到(dao)料漿；

5、所述除泡(pao)用于對料(liao)漿真空除泡(pao)，并對球磨后的陶瓷漿料(liao)加入(ru)固化劑(ji)二(er)丙烯三胺0.19g和消泡(pao)劑(ji)正(zheng)丁(ding)醇0.05g和二(er)氧化硅粉(fen)0.05g，并抽(chou)真空除泡(pao)至漿料(liao)中(zhong)氣泡(pao)排盡為止；

6、所述固化干燥用于(yu)澆注后(hou)的漿料在室溫下、空氣(qi)氣(qi)氛(fen)中(zhong)放(fang)置48h進(jin)行固化，然后(hou)置于(yu)干燥箱中(zhong)80℃條件下干燥24h，脫模后(hou)得到ain素坯；

7、所(suo)述脫(tuo)脂(zhi)(zhi)(zhi)將干燥好的ain素(su)坯放入脫(tuo)脂(zhi)(zhi)(zhi)爐中脫(tuo)脂(zhi)(zhi)(zhi)，先(xian)在(zai)氮(dan)氣氣氛(fen)下(xia)于600℃保溫2h脫(tuo)脂(zhi)(zhi)(zhi)，然(ran)后在(zai)空氣氣氛(fen)下(xia)于300℃保溫2h脫(tuo)出素(su)坯中的殘余碳；

8、所述燒(shao)結(jie)(jie)用于將脫脂后的素坯放入流動(dong)性氮氣氣氛(fen)的高溫(wen)燒(shao)結(jie)(jie)爐(lu)中，升溫(wen)速率150℃/h，在1750℃溫(wen)度下(xia)保溫(wen)4小(xiao)時燒(shao)結(jie)(jie)，隨(sui)爐(lu)冷(leng)卻，得到ain陶瓷件。

9、所述有機(ji)溶劑包(bao)括乙(yi)(yi)醇、甲(jia)乙(yi)(yi)酮、三(san)氯乙(yi)(yi)烯(xi)、甲(jia)苯(ben)及(ji)二甲(jia)苯(ben)等(deng)的其中一個或(huo)兩(liang)個；

10、所(suo)述的低黏(nian)度環(huan)氧樹脂(zhi)為(wei)海因環(huan)氧樹脂(zhi)、乙二醇(chun)二縮水(shui)(shui)甘油醚、丙三醇(chun)縮水(shui)(shui)甘油醚和(he)山(shan)梨醇(chun)聚(ju)縮水(shui)(shui)甘油醚中的一種，加入量為(wei)溶(rong)劑總量的10wt％-30wt％。

11、所述燒結(jie)(jie)助劑為(wei)氧(yang)化(hua)釔、氟(fu)化(hua)釔、氟(fu)化(hua)鈣(gai)、氧(yang)化(hua)鈣(gai)、氧(yang)化(hua)鋰、氟(fu)化(hua)鋰中(zhong)的(de)一種或幾種，含量為(wei)燒結(jie)(jie)助劑和氮化(hua)鋁(lv)粉總(zong)量的(de)3wt％-7wt％；

12、所(suo)述固化劑為(wei)二丙烯三胺(an)、二乙烯三胺(an)、三乙烯四(si)胺(an)和四(si)乙烯五胺(an)中的一(yi)種(zhong)，加入量為(wei)低黏度(du)環氧(yang)樹脂的9wt％-15wt％；

13、所述消泡劑為正(zheng)丁醇、二氧(yang)化(hua)硅粉、有機硅聚(ju)酯及硅氧(yang)烷中的一種。

14、所述配(pei)料包(bao)括配(pei)比(bi)量(liang)(liang)設(she)定(ding)、計量(liang)(liang)器(qi)、配(pei)比(bi)量(liang)(liang)負重(zhong)、配(pei)比(bi)量(liang)(liang)調控和進入攪拌處理混拌；

15、所述配(pei)比(bi)(bi)量設定用于對(dui)以上重(zhong)(zhong)量計的配(pei)料(liao)進行(xing)(xing)稱(cheng)重(zhong)(zhong)，稱(cheng)重(zhong)(zhong)后(hou)進入配(pei)比(bi)(bi)量負重(zhong)(zhong)對(dui)配(pei)料(liao)重(zhong)(zhong)量進行(xing)(xing)二次稱(cheng)重(zhong)(zhong)；

16、所述配比量調控(kong)用于對計量的重(zhong)量進行調控(kong)，配比完成后投(tou)入攪(jiao)拌(ban)器混合。

17、所述混拌球磨(mo)包括粉碎(sui)處理(li)、造粒處理(li)、烘干處理(li)、冷卻(que)處理(li)和(he)高溫燒爐；

18、所述粉碎(sui)處(chu)理、造粒處(chu)理、烘干處(chu)理、冷卻(que)處(chu)理和高溫燒爐均與溫控器和計時(shi)器相連(lian)接。

19、所述(shu)粉碎(sui)處(chu)(chu)理(li)(li)、造(zao)(zao)粒處(chu)(chu)理(li)(li)、烘干處(chu)(chu)理(li)(li)、冷(leng)(leng)卻(que)(que)處(chu)(chu)理(li)(li)和高(gao)溫燒爐(lu)通過計時(shi)器對其進(jin)行(xing)計時(shi)操(cao)控(kong)(kong)，所述(shu)粉碎(sui)處(chu)(chu)理(li)(li)、造(zao)(zao)粒處(chu)(chu)理(li)(li)、烘干處(chu)(chu)理(li)(li)、冷(leng)(leng)卻(que)(que)處(chu)(chu)理(li)(li)和高(gao)溫燒爐(lu)通過溫控(kong)(kong)器對其進(jin)行(xing)溫度操(cao)控(kong)(kong)。

20、所述粉(fen)碎處理(li)(li)(li)、造(zao)(zao)粒處理(li)(li)(li)、烘干處理(li)(li)(li)、冷卻處理(li)(li)(li)和高(gao)溫燒(shao)爐(lu)操作(zuo)時能夠對其(qi)進行內(nei)部(bu)溫度調控，在配料(liao)重量(liang)稱重完成(cheng)和混(hun)合(he)(he)料(liao)漿制得后，粉(fen)碎焊條制備成(cheng)粉(fen)末并加入合(he)(he)金(jin)粉(fen)，進入混(hun)拌(ban)球磨實現粉(fen)碎處理(li)(li)(li)、造(zao)(zao)粒處理(li)(li)(li)、烘干處理(li)(li)(li)、冷卻處理(li)(li)(li)和高(gao)溫燒(shao)爐(lu)操作(zuo)，從而(er)得到氮化鋁陶瓷件(jian)。

21、一種(zhong)具(ju)有高導(dao)熱的氮化(hua)(hua)(hua)(hua)鋁陶瓷(ci)件制備(bei)方法，其特征在于，以平均粒(li)徑1微米(mi)的ain粉(氧含量低(di)于0.6wt％)為基本原料，采用(yong)丙醇(chun)作為有機溶劑(ji)，分散劑(ji)使(shi)(shi)用(yong)op-85乳(ru)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)，燒結(jie)助劑(ji)使(shi)(shi)用(yong)氧化(hua)(hua)(hua)(hua)釔(y2o3)和氟化(hua)(hua)(hua)(hua)鈣(caf2)，使(shi)(shi)用(yong)乙二醇(chun)二縮水(shui)甘油醚(egdge)作成(cheng)型劑(ji)，采用(yong)三乙烯四(si)胺作為固(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)劑(ji)，經過球磨、成(cheng)型、固(gu)(gu)化(hua)(hua)(hua)(hua)干燥、脫(tuo)脂以及燒結(jie)等(deng)工藝，具(ju)體的制備(bei)步驟如下：

22、步驟一：首先配備焊條、合金粉(fen)、ain粉(fen)、分散(san)劑(ji)(ji)(ji)、燒(shao)結助劑(ji)(ji)(ji)、環(huan)(huan)氧樹脂(zhi)、消泡(pao)劑(ji)(ji)(ji)、固化(hua)劑(ji)(ji)(ji)等(deng)原(yuan)料，選用(yong)乙(yi)醇(chun)(chun)、丙醇(chun)(chun)、丁醇(chun)(chun)和(he)乙(yi)二醇(chun)(chun)中的一種或幾種作溶劑(ji)(ji)(ji)，加入分散(san)劑(ji)(ji)(ji)和(he)低黏(nian)度環(huan)(huan)氧樹脂(zhi)，攪拌均勻(yun)形(xing)成預混液；

23、步驟(zou)二：往(wang)預混合(he)液中加(jia)入(ru)氮化鋁粉(fen)和(he)燒結助劑，球磨并加(jia)入(ru)合(he)金(jin)粉(fen)，得到粘度不大于2pa·s的漿料(liao)，漿料(liao)中氮化鋁和(he)燒結助劑的固(gu)相體積(ji)含(han)量為45％～60％；

24、步驟三：球磨好的漿(jiang)料(liao)加(jia)入消泡劑(ji)正(zheng)丁(ding)醇、二氧(yang)化(hua)硅粉和固化(hua)劑(ji)，抽真(zhen)空(kong)除泡，并添加(jia)正(zheng)丁(ding)醇及二氧(yang)化(hua)硅粉，添加(jia)稀土(tu)氧(yang)化(hua)物如(ru)氧(yang)化(hua)釔、氧(yang)化(hua)鑭、氧(yang)化(hua)鏑或稀土(tu)金屬鹽(yan)如(ru)硝酸釔、硝酸鑭、硝酸鏑中的一種或幾種作(zuo)為燒結助劑(ji)，之后將(jiang)漿(jiang)料(liao)澆(jiao)入模(mo)具成(cheng)型；

25、步驟四(si)：將(jiang)澆注(zhu)完的模具放(fang)入干燥箱使漿料固(gu)化和坯體干燥；

26、步驟五：干燥好的(de)生坯脫脂后燒結致密(mi)化，得到高導熱氮化鋁陶瓷件。

27、本發明具有如下有益效果：

28、1.本發(fa)明(ming)中，通過對(dui)料漿(jiang)中加(jia)入(ru)有機(ji)溶劑(ji)包(bao)括乙醇(chun)、甲乙酮、三氯乙烯、甲苯(ben)及二甲苯(ben)等，并添(tian)加(jia)環(huan)氧樹脂、端羧基不飽和聚酯樹脂、含氮酚醛樹脂及聚酰胺(an)樹脂等阻(zu)燃材料，使制(zhi)備得(de)到(dao)的(de)氮化(hua)(hua)鋁陶瓷料漿(jiang)粘度低、揮發(fa)快及干(gan)燥時(shi)間短，從(cong)而(er)制(zhi)備的(de)料漿(jiang)實現(xian)除(chu)泡便捷，減少氣泡的(de)存在率，提(ti)高(gao)素坯膜的(de)質量，溶解性能較強，在保(bao)證氮化(hua)(hua)鋁陶瓷高(gao)導熱的(de)同時(shi)能夠(gou)提(ti)高(gao)氮化(hua)(hua)鋁陶瓷的(de)除(chu)泡效(xiao)率。

29、2.本發(fa)明中(zhong)，通過(guo)(guo)(guo)在料(liao)漿中(zhong)添(tian)加(jia)合金(jin)粉等(deng)材料(liao)，并通過(guo)(guo)(guo)混拌(ban)球(qiu)磨經過(guo)(guo)(guo)粉碎處理、造粒(li)處理、烘干處理、冷卻處理及高溫燒爐操作，氮(dan)化鋁(lv)陶(tao)瓷(ci)(ci)的(de)制備料(liao)漿內的(de)合金(jin)粉運用(yong)激光或等(deng)離子弧(hu)熔(rong)敷(fu)，熔(rong)敷(fu)過(guo)(guo)(guo)程穩(wen)定，飛濺小，熔(rong)敷(fu)層光滑，降低氮(dan)化鋁(lv)陶(tao)瓷(ci)(ci)件的(de)脆性，防止氮(dan)化鋁(lv)陶(tao)瓷(ci)(ci)件加(jia)工時出現崩邊、碎裂等(deng)情況，提高氮(dan)化鋁(lv)陶(tao)瓷(ci)(ci)的(de)生產(chan)效率。

30、3.本發(fa)明中，通(tong)過(guo)在料漿中添(tian)加焊條和合(he)金粉等材料，焊條屬于低氫型堆焊焊條，通(tong)過(guo)混拌球(qiu)磨內(nei)的(de)粉碎處(chu)理將其碾碎后(hou)拌入料漿中，焊條材料具有優良(liang)的(de)耐(nai)(nai)(nai)磨、耐(nai)(nai)(nai)蝕、耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)，使氮化鋁(lv)陶瓷(ci)件(jian)的(de)耐(nai)(nai)(nai)磨、耐(nai)(nai)(nai)蝕及耐(nai)(nai)(nai)熱性(xing)(xing)能(neng)進(jin)一步增強(qiang)，提高氮化鋁(lv)陶瓷(ci)件(jian)的(de)抗熔融金屬侵蝕性(xing)(xing)強(qiang)度。

技術特征：

1.一種具(ju)有(you)高(gao)(gao)導(dao)熱的氮(dan)化鋁陶瓷(ci)件(jian)，其特征在(zai)于，所(suo)述一種具(ju)有(you)高(gao)(gao)導(dao)熱的氮(dan)化鋁陶瓷(ci)件(jian)包(bao)括配料、混(hun)拌球(qiu)磨、除泡、脫脂、固化干燥、燒(shao)結及(ji)以下(xia)原(yuan)料：焊條、合金粉、ain粉、分散(san)劑、燒(shao)結助劑、環氧樹脂、消泡劑、固化劑等原(yuan)料；

2.根(gen)據權利要求1所(suo)述(shu)的(de)系統，其特征在(zai)于：所(suo)述(shu)有機溶(rong)劑包(bao)括乙(yi)醇、甲(jia)乙(yi)酮、三(san)氯(lv)乙(yi)烯、甲(jia)苯(ben)及(ji)二甲(jia)苯(ben)等的(de)其中一(yi)個或兩個；

3.根據權利要求1所(suo)述的系統，其(qi)特征在于：所(suo)述燒結助劑(ji)為氧(yang)化(hua)(hua)釔、氟化(hua)(hua)釔、氟化(hua)(hua)鈣、氧(yang)化(hua)(hua)鈣、氧(yang)化(hua)(hua)鋰、氟化(hua)(hua)鋰中的一種或(huo)幾種，含量(liang)為燒結助劑(ji)和氮化(hua)(hua)鋁粉總量(liang)的3wt％-7wt％；

4.根據權利要求3所述(shu)的系(xi)統，其特征在于：所述(shu)配料包括(kuo)配比量(liang)設(she)定、計量(liang)器、配比量(liang)負重、配比量(liang)調(diao)控(kong)和進入攪拌處理混拌；

5.根(gen)據權(quan)利要求1所述的系統(tong)，其特征在于：所述混拌(ban)球(qiu)磨包括粉碎處理(li)、造粒處理(li)、烘干處理(li)、冷卻處理(li)和(he)高(gao)溫燒(shao)爐；

6.根據(ju)權利要求(qiu)5所(suo)述的系統，其特(te)征在于：所(suo)述粉碎(sui)處(chu)理(li)(li)、造粒處(chu)理(li)(li)、烘干處(chu)理(li)(li)、冷卻處(chu)理(li)(li)和高溫燒爐通(tong)(tong)過計時器(qi)對(dui)其進(jin)行計時操(cao)控，所(suo)述粉碎(sui)處(chu)理(li)(li)、造粒處(chu)理(li)(li)、烘干處(chu)理(li)(li)、冷卻處(chu)理(li)(li)和高溫燒爐通(tong)(tong)過溫控器(qi)對(dui)其進(jin)行溫度操(cao)控。

7.根據權(quan)利(li)要求(qiu)1所(suo)述的系統，其特征(zheng)在于(yu)：所(suo)述粉(fen)(fen)碎處(chu)(chu)(chu)理(li)、造粒處(chu)(chu)(chu)理(li)、烘干處(chu)(chu)(chu)理(li)、冷卻處(chu)(chu)(chu)理(li)和高(gao)溫(wen)燒爐操(cao)作(zuo)時能夠對其進行(xing)內部溫(wen)度調(diao)控(kong)，在配料重(zhong)量(liang)稱重(zhong)完成和混合料漿制得后，粉(fen)(fen)碎焊條制備成粉(fen)(fen)末并加入合金粉(fen)(fen)，進入混拌球磨實現粉(fen)(fen)碎處(chu)(chu)(chu)理(li)、造粒處(chu)(chu)(chu)理(li)、烘干處(chu)(chu)(chu)理(li)、冷卻處(chu)(chu)(chu)理(li)和高(gao)溫(wen)燒爐操(cao)作(zuo)，從而得到(dao)氮(dan)化(hua)鋁(lv)陶(tao)瓷(ci)件。

8.一種具有高導熱的氮化(hua)鋁陶瓷(ci)件(jian)制備(bei)方法，其(qi)特征在于，以(yi)平均粒(li)徑1微米的ain粉(氧含量(liang)低于0.6wt％)為基本原料，采(cai)用丙醇作(zuo)為有機(ji)溶劑，分散(san)劑使(shi)(shi)用op-85乳化(hua)劑，燒結(jie)助劑使(shi)(shi)用氧化(hua)釔(y2o3)和氟化(hua)鈣(gai)(caf2)，使(shi)(shi)用乙(yi)二醇二縮水甘油醚(egdge)作(zuo)成(cheng)型(xing)(xing)劑，采(cai)用三乙(yi)烯(xi)四(si)胺(an)作(zuo)為固化(hua)劑，經(jing)過球(qiu)磨、成(cheng)型(xing)(xing)、固化(hua)干(gan)燥、脫脂以(yi)及燒結(jie)等工藝(yi)，具體的制備(bei)步驟如下(xia)：

技術總結
本發明公開了一種具有高導熱的氮化鋁陶瓷件，涉及眼科手術培訓，包括配料、混拌球磨、除泡、脫脂、固化干燥、燒結及以下原料：焊條、合金粉、AIN粉、分散劑、燒結助劑、環氧樹脂、消泡劑、固化劑等原料，配料包括有機溶劑及選用乙醇、丙醇、丁醇和乙二醇中的一種或幾種做溶劑，加入分散劑和低黏度環氧樹脂，攪拌均勻形成預混液。本發明一種具有高導熱的氮化鋁陶瓷件，減少氣泡的存在率，在保證氮化鋁陶瓷高導熱的同時能夠提高氮化鋁陶瓷的除泡效率，防止氮化鋁陶瓷件加工時出現崩邊、碎裂等情況，提高氮化鋁陶瓷的生產效率，使氮化鋁陶瓷件的耐磨、耐蝕及耐熱性能進一步增強，提高氮化鋁陶瓷件的抗熔融金屬侵蝕性強度。

技術研發人員：劉維華,劉慶鋒
受保護的技術使用者：軍瓷電子材料河北有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/14