[发明专利]电饭煲陶瓷的内胆的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷材料领域，具体涉及一种电饭煲陶瓷的内胆的制备方法。

背景技术

电饭煲是大众的必须日用品，目前市场上的电饭煲内胆主要采用铝合金材料。铝合金材料具有质量轻、热传导性好等优点，采用各种涂覆技术后还能不粘锅。但由于机械作用易使得涂层的化学材料或铝元素进入人体，对人体健康造成危害。如将陶瓷内胆应用于电饭煲中取代普通的铝合金内胆，可克服铝胆易粘锅、不易刷洗、铝元素对人体有害等一系列缺点。然而陶瓷内胆也存在一些劣势，加热慢，导热率低，传热不均，常发生煮饭半生不熟的问题。因此，研究一种传热效率高，节能降耗，使用寿命长的陶瓷内胆迫在眉睫。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种电饭煲陶瓷的内胆的制备方法，该方法制得的陶瓷内胆热传导率高，大大节省能耗。

本发明提供的技术方案是电饭煲陶瓷的内胆的制备方法，包括以下步骤：

1)称取以下重量份的原料：氮化铝50～70份、Y₂O₃ 1～2份、La₂O₃ 2～3份、SiO₂ 10～15份、B₂O₃ 10～20份、纳米BaTiO₃ 1～1.5份；

2)将上述原料经混料机混合均匀，充填入模型中，在1400～1500℃的高温熔块炉熔化，倒入模具中成型，即得陶瓷内胆。

氮化铝烧结温度高达2000℃，难以烧结致密，晶体中存在大量气孔，导致热导率较低，仅为66.74W/m·K。为了降低烧结温度，提高晶体致密度，必须向其中加入助溶剂，氧化钇和氧化镧是常用的助溶剂，Y₂O₃、La₂O₃与氮化铝粉体表面的Al₂O₃反应生成AlYO₃、Al₂Y₄O₉和Al₅Y₃O₁₂等钇铝酸盐相和镧铝酸盐，能够在较低温条件下形成液相，润湿氮化铝晶粒，从而有效促进氮化铝陶瓷的致密烧结。另一方面助溶剂与氮化铝晶格中的氧杂质发生反应生成第二相，使氧杂质由晶粒内部向晶界迁移，使晶格净化，从而提高热导率。

SiO₂与氮化铝结构相似，能够形成陶瓷的骨架。Si-O键键力强，骨架完整，热稳定性、耐化学腐蚀性能好。

B₂O₃具有较小的表面张力和低的弹性模数，因而有利于促进熔体的流动性，提高陶瓷的光泽度、细腻度和弹性。还具有熔点低，发挥助溶剂的作用。

氮化铝在烧结初期，质点扩散能力弱，形成的晶核难以长大，纳米BaTiO₃在烧结后期分解的Ba²⁺、Ti⁴⁺和O^2-通过扩散迁移到氮化铝晶核表面，颗粒边界的表面能很大，在这种驱动力作用下，小粒子会逐渐扩散、熔合形成大的粒子，从而降低了表面能，小晶粒和大晶粒界面间存在过剩表面能，成为烧结驱动力，推动小晶粒内部质点能越过晶界向大晶粒内部扩散，引起晶界移动，使大晶粒进一步长大，并伴随着小晶粒的兼并和消失，而且也降低了氮化铝的烧结温度。

纳米BaTiO₃分解的Ba²⁺、Ti⁴⁺和O^2-的粒子迁移可带动其他助剂与氮化铝晶体表面的氧化铝粉体反应生成的第二相迁移至氮化铝晶界三角处时，减少氮化铝热传导散射，从而提高热传导率。

纳米BaTiO₃的添加量仅为1～1.5份，过多会导致Ba²⁺、Ti⁴⁺和O^2-覆盖氮化铝晶粒，阻止晶粒长大；过少会造成表面驱动力不足，影响氮化铝颗粒长大，而且生成的第二相也将无法扩散到晶界三角处，而是停留在晶界处，导致陶瓷内胆热传导率大大降低。

上述氮化铝是采用Al₂O₃粉末与炭黑粉末经过球磨混合，在流动的氮气气氛中以氧化钙为催化剂，在1500～1700℃下反应生成；反应完成后，在700～800℃的干燥空气中进行脱碳处理。

上述Al2O3粉末中阳离子杂质含量≤0.02％，其中硅和铁杂质的含量百分比均＜0.001％。