[发明专利]一种氧化镁氮化硼复合微球的制备方法

说明书

本发明涉及一种氧化镁氮化硼复合微球的制备方法，以氧化镁粉体和氮化硼粉体为原料制备浆料，依次经过造粒、排胶处理和煅烧后，得到氧化镁氮化硼复合微球。本发明制备的氧化镁氮化硼复合微球结构致密，机械强度好，球形度高，可达96％以上，兼具很好的流动性，可实现在导热体系中高填充，同时大大降低氮化硼的用量，可节约导热粉体综合成本60％以上。本发明以碳酸钙‑氧化钇为烧结助剂，有效地促进了氮化硼晶体生长并呈现连续的架桥搭接方式，从而使整个氧化镁氮化硼复合微球导热粉表现出热传导各向同性。整个工艺简单，在制备过程中不使用危险化学品，不产生“三废”，对环境友好，适合大规模工业化推广，具有良好的经济效益和应用前景。

技术领域

本发明属于多功能陶瓷粉体领域，涉及一种氧化镁氮化硼复合微球的制备方法，主要应用在电子行业导热填料和热喷涂涂层领域。

背景技术

随着5G时代的到来，5G新技术应用将推动导热材料及器件需求快速提升。高性能的通讯设备、计算机、智能手机、汽车等终端产品的广泛使用带动导热器件及相关产业应用迅速扩大的同时，电子元器件日趋小型化和集成化，从而对设备的散热性能提出了越来越高的要求。导热性高、比重低、介电常数低、耐高温、制品设计度高逐渐成为中高端导热绝缘材料的发展趋势。六方氮化硼因其独特的电绝缘性能、优异的导热及化学稳定性、超低的介电常数及热膨胀系数逐渐成为导热填料的最佳选择。

目前，电子散热行业主流绝缘导热填料应用的是球形氧化铝粉末，传统的球形氧化铝填料具有较好的绝缘性能，并且具有很好的流动性，可以致密地填充在空隙中，但氧化铝的导热系数较低(30wm^-1K^-1)、密度大(3.9g/cm³)、硬度高。氮化硼的导热系数(125wm^-1K^-1)相比于氧化铝更高，但是氮化硼为六方片状，密度较轻，大量填充后体系粘度会显著上升，作为填料会产生更多的空隙，不能充分发挥其优良的导热性能。其次，六方氮化硼的结构与石墨类似，具有六方层状结构，导热具有各向异性，其本身的结构特征使得其在体系应用时很容易产生趋向性且难以实现高填充。此外，相比于氧化铝，氮化硼的原料成本要高很多，如果制备成微米级球形氮化硼粉体后成本将继续大幅度上升，这极大地限制了其应用的普及。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明公开了一种新型氧化镁氮化硼复合微球的制备工艺，通过将六方氮化硼与更廉价的导热材料氧化镁(密度 3.58g/cm³，导热系数36wm^-1K^-1)进行复合，既降低氮化硼的用量，节约成本，又可有效解决六方片状氮化硼导热各向异性和低填充量的问题，具体良好的经济效益和应用前景。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种氧化镁氮化硼复合微球的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)以氧化镁粉体和氮化硼粉体为原料制备浆料，经过造粒后得到复合微球；

(2)对步骤(1)得到的复合微球进行排胶处理；

(3)将步骤(2)处理后的复合微球进行煅烧，得到氧化镁氮化硼复合微球。

本发明利用制备浆料、造粒、排胶、高温煅烧的方法，将氧化镁和氮化硼复合得到了致密的氧化镁氮化硼复合微球，其结构致密，中位粒径分布在30微米到200微米之间，具有良好的机械强度。

本发明采用的氮化硼材料优选六方氮化硼。

本发明中步骤1所述制备浆料的具体方法为：将氧化镁粉体、碳酸钙粉体和氧化钇粉体混合，加入聚乙烯醇溶液和水后混合搅拌，然后加入氮化硼粉体，搅拌后得到高固相低粘度浆料。