[发明专利]一种导热性好的玻璃陶瓷的制备方法

说明书

本发明涉及一种导热性好的玻璃陶瓷的制备方法，属于玻璃陶瓷材料技术领域。本发明以废玻璃粉和二氧化硅为原料，用氧化铝纤维增韧改性环氧树脂作为粘结剂，以高导热性的氮化铝、金刚石、铜粉和废陶瓷粉为填料，掺杂稀土氧化镧，低温共烧制备出导热性好的玻璃陶瓷；金刚石具有高的热导率、低的介电常数、高电阻率和击穿场强；氮化铝具有优异的电性能和热性能，是良好的耐热冲击材料，抗熔融金属侵蚀的能力强，氮化铝是电绝缘体，介电性能良好；采用低温共烧的优点是烧结温度低、介电常数低、信号延迟时间短；玻璃起到助熔剂作用，促进玻璃陶瓷复合材料致密化；陶瓷填料用来改善基板的机械强度、绝缘性和防止烧结时由于玻璃表面张力引起的翘曲。

技术领域

本发明涉及一种导热性好的玻璃陶瓷的制备方法，属于玻璃陶瓷材料技术领域。

背景技术

玻璃陶瓷又称微晶玻璃，是将特定组成的基础玻璃，在加热过程中通过控制晶化而制得的一类含有大量微晶相及玻璃相的多晶固体材料。玻璃是一种非晶态固体，从热力学观点看，它是一种亚稳态，较之晶态具有较高的内能，在一定的条件下，可转变为结晶态。玻璃陶瓷就是人们能充分利用玻璃在热力学上的有利条件而获得的新材料。

玻璃陶瓷之所以能成为一类独特的新型材料，是因为其既有玻璃的基本性能，又具有陶瓷的多晶特征，但玻璃陶瓷的性能、生产工艺却与玻璃和陶瓷有着本质的区别。玻璃陶瓷的性能主要取决于三个因素：微晶相的种类、晶粒尺寸和数量、残余玻璃相的性质和数量。以上诸因素又取决于原始玻璃的组成及热处理制度。微晶体的尺寸和数量以及某些系统中主晶相的变化都与组成以及热处理制度息息相关，材料的性能会随着组成及热处理制度的变化而发生改变。另外，是否应用了恰当的晶核剂，也对玻璃的微晶化起了至关重要的作用，因此通过调整基础玻璃成分和热处理工艺制度，就可以制得各种性能优良符合预定要求的玻璃陶瓷。

与其他材料相比，玻璃陶瓷的主要特征具体表现在以下几个方面：

（1）综合性能优异，熔融玻璃可以得到均匀的结构状态，而且析晶过程能够严格控制，因而可获得具有微细晶粒、几乎没有孔隙等其他缺陷的均匀结构。

（2）尺寸稳定，玻璃陶瓷生产过程中，尺寸变化较小，并且可以加以控制。

（3）制备工艺简单，玻璃陶瓷的生产是以成熟的玻璃制造工艺为基础的，可以制备各种形状复杂的制品。

（4）性能可设汁，玻璃陶瓷适用于广阔的组成范围，其热处理过程也可精确控制。

（5）可与金属或其他材料封接，由于玻璃陶瓷是由玻璃制得的，它在熔融状态下能够润湿其他的材料，因此可用较简单的封接方法和金属等材料结合在一起。

（6）原料来源广泛，在生产矿渣玻璃陶瓷时可利用工业废料，有利于环境保护和可持续发展。

（7）可替代部分天然石材。

目前，问世的玻璃陶瓷种类繁多，分类方法也有所不同，通常按微晶化原理分为光敏玻璃陶瓷和热敏玻璃陶瓷：按基础玻璃的组成分为硅酸盐系统、铝硅酸盐系统、硼硅酸盐系统、硼酸盐和磷酸盐系统，按所用原料分为技术微晶玻璃（用一般的玻璃原料）和矿渣微晶玻璃（用工矿业废渣等原料）；按外观分为透明微晶玻璃和不透明微品玻璃；按性能又可分为耐高温、耐腐蚀、耐热冲击、高强度、低膨胀、零膨胀、低介电损耗、易机械加工以及易化学蚀刻等微晶玻璃以及压电微晶玻璃、生物微晶玻璃等。

玻璃陶瓷具有许多方面的应用，在建筑上可用作装饰板材；由于良好的电绝缘性、热膨胀系数变化范围大、力学性能优良、化学性能稳定、易形成复杂形状、较易与多种金属和陶瓷相封接，所以常被用作封接材料和绝缘材料；具有化学惰性以及高机械强度和其他优异的物理性能，因此在生物医学领域得到了广泛应用；极低膨胀系数和高透射率的玻璃陶瓷非常适合用来制造精密光学仪器，如天文望远镜镜片等；还可以用作感光和蚀刻图案材料，用于煤气流量控制板、喷墨打印机图形版、流体控制设备和记录磁头衬垫。