專(zhuān)利名稱(chēng)：一種大尺寸儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大尺寸功能陶瓷的制備方法，特別是一種用于固態(tài)高壓脈沖形成線技術(shù)的大尺寸儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷的制備方法，屬于陶瓷材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在高壓脈沖功率技術(shù)的研究中，脈沖形成技術(shù)是一項(xiàng)很重要的研究課題，在該技術(shù)發(fā)展的40多年時(shí)間中，高壓短脈沖形成線的儲(chǔ)能介質(zhì)經(jīng)歷了由絕緣變壓器油到去離子水的發(fā)展過(guò)程。這一發(fā)展使直線感應(yīng)強(qiáng)流加速器實(shí)現(xiàn)了低阻強(qiáng)流的目標(biāo)，滿(mǎn)足了應(yīng)用要求，并促進(jìn)了相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用的發(fā)展。目前，直線感應(yīng)強(qiáng)流加速器的脈沖功率部分除應(yīng)滿(mǎn)足加速器本身的性能要求外，還要求其實(shí)現(xiàn)小型化，但是以去離子水作為儲(chǔ)能介質(zhì)的脈沖形成線儲(chǔ)能密度相對(duì)較低，對(duì)輔助設(shè)備要求高，使得系統(tǒng)龐大，且去離子水中的離子在高電壓作用下會(huì)發(fā)生“橋接”現(xiàn)象，使得維護(hù)成本很高，不能適應(yīng)緊湊型脈沖電源的技術(shù)要求。因此開(kāi)展新型固態(tài)高密度儲(chǔ)能介質(zhì)材料的研究迫在眉睫。由于陶瓷材料泄露小，儲(chǔ)能密度高，若采用具有高介電常數(shù)和高電擊穿強(qiáng)度的功能陶瓷作為儲(chǔ)能介質(zhì)，可極大地減小脈沖形成線的物理長(zhǎng)度，極大地降低對(duì)輔助系統(tǒng)的要求，從而實(shí)現(xiàn)脈沖功率系統(tǒng)的小型化和高功率化。
應(yīng)用于高壓脈沖形成線的儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷需滿(mǎn)足如下要求(1)高的儲(chǔ)能密度；(2)低的介電損耗tgη；(3)特定的結(jié)構(gòu)和較大的物理尺寸。目前，對(duì)具有高儲(chǔ)能密度陶瓷體系的研究已經(jīng)取得了較大的進(jìn)展，這些體系包括TiO2系、PbTiO3系、BaTiO3系、SrTiO3系，以及它們的復(fù)合體系。但是，對(duì)滿(mǎn)足其特定形狀要求的大尺寸高質(zhì)量的功能陶瓷的制備卻存在很大的困難，這極大地限制了功能陶瓷在脈沖功率技術(shù)應(yīng)用上的進(jìn)一步推廣。目前，對(duì)于這類(lèi)具有高儲(chǔ)能密度的大尺寸功能陶瓷的制備方法的研究還很少見(jiàn)到報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)當(dāng)前脈沖功率技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種大尺寸儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷的制備方法，使制備出的大尺寸儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷具有高的儲(chǔ)能密度、低的介電損耗、較大的物理尺寸和特定的外形結(jié)構(gòu)，性能穩(wěn)定可靠，可直接應(yīng)用于高壓脈沖形成線。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明的大尺寸儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷的制備方法，該儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷由陶瓷原料和硼硅酸鹽玻璃粉制成，其制備步驟依次如下(1)干法攪拌配制用于制備硼硅酸鹽玻璃粉的混合粉料(2)將步驟(1)的混合粉料高溫熔煉及水淬制備硼硅酸鹽玻璃粉；(3)通過(guò)濕法球磨制備由陶瓷原料和硼硅酸鹽玻璃粉混合組成的水基料漿；(4)將步驟(3)得到的水基料漿噴霧造粒，獲得球形顆粒；(5)將步驟(4)獲得的球形顆粒冷等靜壓成型，獲得大尺寸陶瓷素坯(6)將步驟(5)獲得的陶瓷素坯機(jī)械加工成所需要的形狀和尺寸；(7)將經(jīng)步驟(6)加工后的陶瓷素坯在1150℃～1400℃溫度下燒結(jié)，即得到大尺寸的儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷；其中所述的陶瓷原料為純度高于99％的BaTiO3、SrTiO3、SrZrO3、PbTiO3、PZT(鋯鈦酸鉛)、TiO2粉體中的一種或幾種，粉體的初始粒徑為0.1～2微米，水基料漿中硼硅酸鹽玻璃粉的加入量為固體料質(zhì)量的0.5％～10％。
以下對(duì)本發(fā)明方法作進(jìn)一步的說(shuō)明，具體內(nèi)容如下(1)干法攪拌配制用于制備硼硅酸鹽玻璃粉的混合粉料工藝將純度大于99％的PbO、H3BO3、SiO2、CaO、Al2O3和Bi2O3粉料按照配比進(jìn)行投料，干法攪拌，使其混合均勻，其中PbO的含量為混合粉料質(zhì)量的0～30％，H3BO3的含量為混合粉料質(zhì)量的10％～30％，SiO2的含量為混合粉料質(zhì)量的30％～60％，CaO的含量為混合粉料質(zhì)量的0～25％，Al2O3的含量為混合粉料質(zhì)量的0～25％，Bi2O3的含量為混合粉料質(zhì)量的0～20％，混合粉料各組分的質(zhì)量百分含量之和為100％，且PbO、CaO、Al2O3和Bi2O四種原料不同時(shí)為零。
(2)上述混合粉料高溫熔煉及水淬制備硼硅酸鹽玻璃粉工藝將混合均勻的混合粉料投入剛玉或者鉑金坩堝中，在1400℃～1500℃保溫2小時(shí)進(jìn)行高溫熔煉，然后將熔融的玻璃料立即倒入去離子水中進(jìn)行水淬，形成玻璃渣，再將玻璃渣粉碎球磨后烘干，即獲得硼硅酸鹽玻璃粉。
(3)通過(guò)濕法球磨制備由陶瓷原料和硼硅酸鹽玻璃粉混合組成的水基料漿工藝將陶瓷原料與上述硼硅酸鹽玻璃粉按設(shè)計(jì)配比進(jìn)行混合，制備成濕法球磨固體料，采用滾動(dòng)球磨機(jī)或者攪拌球磨機(jī)進(jìn)行濕法球磨，以檸檬酸三銨作為分散劑，以聚乙烯醇(PVA)作為粘結(jié)劑，以正丁醇或者正辛醇作為消泡劑，去離子水作為溶劑，選用瑪瑙球或者氧化鋯球作為球磨介質(zhì)，其中球的直徑介于5毫米-12毫米之間，濕法球磨固體料中硼硅酸鹽玻璃粉的加入量為固體料質(zhì)量的0.5％～10％，分散劑含量為固體料含量質(zhì)量的0.2～1％，粘結(jié)劑的含量為固體料含量質(zhì)量的0.2～2％，正丁醇或者正辛醇含量為固體料含量質(zhì)量的0.2-0.8％，固體料與去離子水的質(zhì)量比為1∶0.4～2，固體料與球磨介質(zhì)的質(zhì)量比為1∶1～4。硼硅酸鹽玻璃粉粒徑為0.1～2微米。
球磨時(shí)，首先將溶有分散劑的去離子水加入到球磨機(jī)中，然后投入混合好的固體料(陶瓷原料與上述硼硅酸鹽玻璃粉混合料)，濕法球磨4～8小時(shí)后，再向料漿中加入粘結(jié)劑和消泡劑，而后繼續(xù)球磨2～4小時(shí)，從而制成分散性好，體系穩(wěn)定，適于噴霧造粒的水基料漿。
(4)水基料漿噴霧造粒為離心噴霧或者壓力噴霧造粒，噴霧造粒的工藝參數(shù)為進(jìn)風(fēng)溫度介于160～200℃之間，出風(fēng)溫度介于110～120℃之間；以上方法可制備出粒徑分布在20～200微米之間且流動(dòng)性良好的球形顆粒。
(5)噴霧造粒后的球形顆粒通過(guò)冷等靜壓成型獲得大尺寸陶瓷素坯工藝將球形顆粒填入可壓縮有彈性的模具中，邊振動(dòng)模具邊填料，使其自然堆積，然后密封，放入冷等靜壓機(jī)油缸中加壓，壓強(qiáng)介于100～300兆帕之間，保壓5～30分鐘，卸壓后從彈性模具中取出大尺寸陶瓷素坯。在實(shí)際生產(chǎn)中可以設(shè)計(jì)不同形狀的彈性模具，進(jìn)而制得特定形狀的大尺寸陶瓷素坯。
(6)陶瓷素坯機(jī)械加工成所需要的形狀和尺寸采用夾具將陶瓷素坯固定在機(jī)床上，加工成所需要的形狀和尺寸。這些機(jī)械加工方法包括鋸、銑、車(chē)、磨等工序。
(7)機(jī)械加工后的陶瓷素坯燒結(jié)成大尺寸儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷的工藝將加工后的陶瓷素坯以懸吊、側(cè)立或者倒立的方式置于剛玉匣缽中，缽體與陶瓷素坯之間的空間采用高溫煅燒過(guò)的ZrO2粉、Al2O3粉或者陶瓷原料填埋，將匣缽置于氣窯或者電爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度介于1150～1400℃之間，保溫時(shí)間介于1～4小時(shí)之間，升溫速率介于0.5～3℃/分鐘之間，降溫速率介于1～5℃/分鐘之間。當(dāng)爐內(nèi)溫度低于200℃后即可取出匣缽，從而完成大尺寸儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷的制備過(guò)程。
在大尺寸儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷的制備中，我們的研究工作發(fā)現(xiàn)通過(guò)改變硼硅酸鹽玻璃料的組分和各組分間的百分含量比，可以調(diào)整硼硅酸鹽玻璃粉的熔點(diǎn)及浸潤(rùn)性，使其滿(mǎn)足不同陶瓷原料的工藝要求。在陶瓷原料中摻雜適量的硼硅酸鹽玻璃粉，可以顯著降低儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷的燒結(jié)溫度，抑制陶瓷晶粒的異常生長(zhǎng)，提高瓷體致密度，進(jìn)而改善其耐壓性能，同時(shí)，硼硅酸鹽玻璃料的摻雜寬化了儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷的燒結(jié)溫度范圍，抑制了致密化過(guò)程中因密度梯度導(dǎo)致的應(yīng)力開(kāi)裂；但過(guò)量摻雜會(huì)造成瓷體變形開(kāi)裂，也會(huì)惡化其介電性能。水基料漿的配制工藝對(duì)料漿的粘度、分散性及穩(wěn)定性有較大影響，進(jìn)而影響噴霧造粒的質(zhì)量。粘合劑加入太少，陶瓷素坯強(qiáng)度不高，會(huì)影響其加工性能；粘合劑加入過(guò)多，會(huì)降低素坯成型密度和瓷體燒結(jié)密度。噴霧造粒工藝對(duì)制備出的球形顆粒質(zhì)量有較大影響，適當(dāng)?shù)膰婌F造粒工藝有助于制備出特定的粒徑范圍且流動(dòng)性良好的實(shí)心顆粒。冷等靜壓成型壓力過(guò)低，會(huì)降低陶瓷素坯的致密度；壓力過(guò)高，反而會(huì)導(dǎo)致素坯開(kāi)裂。若陶瓷燒結(jié)溫度過(guò)低，會(huì)降低其致密度；若燒結(jié)溫度過(guò)高，瓷體會(huì)產(chǎn)生大氣孔。
本發(fā)明的制備方法工藝簡(jiǎn)單可靠，成本低，可制備出同軸形，圓盤(pán)形，圓柱形，平板形及其它不規(guī)則形狀的大尺寸儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷，陶瓷體致密度高，變形小，其介電常數(shù)介于80～2000之間，耐壓介于30～90千伏/厘米，產(chǎn)品可直接用作脈沖形成線及其它高壓系統(tǒng)的儲(chǔ)能介質(zhì)，具有良好的市場(chǎng)應(yīng)用前景及商業(yè)價(jià)值。


圖1實(shí)施例2中通過(guò)噴霧造粒獲得的球形顆粒。
圖2實(shí)施例2中通過(guò)冷等靜壓及機(jī)械加工獲得的同軸形陶瓷素坯。
圖3實(shí)施例3中通過(guò)冷等靜壓及機(jī)械加工獲得的平板形陶瓷素坯。
圖4實(shí)施例4中制備的大尺寸平板形儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷樣品。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合方法的內(nèi)容提供具體的實(shí)施例
下述實(shí)施例中物質(zhì)的百分比(％)，除另有說(shuō)明外，系指質(zhì)量百分比。
實(shí)施例1將18％Al2O3加30t％H3BO3加52％SiO2粉料攪拌混合，在1500℃保溫2小時(shí)，水淬后球磨獲得玻璃粉，然后按照99.5％TiO2加0.5％硼硅酸鹽玻璃粉的比例配制水基料漿用固體料，固體料和去離子水質(zhì)量比為1∶1，檸檬酸三銨含量為固體料質(zhì)量的1％，聚乙烯醇(PVA)的含量為固體料質(zhì)量的0.5％，正丁醇約為固體料質(zhì)量的0.5％，固體料與球磨介質(zhì)的質(zhì)量比為1∶2。按上述配比進(jìn)行濕法球磨4小時(shí)；將球磨制備的水基料漿進(jìn)行離心噴霧造粒，進(jìn)風(fēng)溫度為165±5℃，出風(fēng)溫度為115±5℃，流量為3公斤/小時(shí)；利用冷等靜壓成型，成型壓力150兆帕，保壓5分鐘；機(jī)械加工成平板形后，在1400℃燒結(jié)3小時(shí)，制得大尺寸功能陶瓷，陶瓷體相對(duì)密度95.5％，介電常數(shù)為90～100，介電損耗為8×10-4，耐壓為80～85kV/cm。
實(shí)施例2將25％Al2O3加30％H3BO3加45％SiO2粉料攪拌混合，在1500℃保溫2小時(shí)，水淬后球磨獲得硼硅酸鹽玻璃粉，然后按照98％TiO2加2％硼硅酸鹽玻璃粉的比例配制水基料漿用固體料，固體料和去離子水質(zhì)量比為1∶2，檸檬酸三銨含量約為固體料質(zhì)量的0.5％，PVA的含量為固體料質(zhì)量的0.5％，正辛醇為固體料質(zhì)量的0.5％，固體料與球磨介質(zhì)的質(zhì)量比為1∶4。按上述配比進(jìn)行濕法球磨4小時(shí)；將球磨制備的水基料漿進(jìn)行離心噴霧造粒，進(jìn)風(fēng)溫度為165±5℃，出風(fēng)溫度為115±5℃，流量為3公斤/小時(shí)；利用冷等靜壓成型，成型壓力150兆帕，保壓5分鐘；機(jī)械加工成平板形后，在1380℃燒結(jié)1小時(shí)，制得大尺寸功能陶瓷，陶瓷體相對(duì)密度95.5％，介電常數(shù)為80～100，介電損耗為8×10-4，耐壓為80～85千伏/厘米。
實(shí)施例3將15％CaO加20％H3BO3加45％SiO2加20％Bi2O3粉料攪拌混合，在1450℃保溫2小時(shí)，水淬后球磨獲得硼硅酸鹽玻璃粉，然后按照8.2％SrZrO3加87.8％SrTiO3加4％硼硅酸鹽玻璃粉的比例配制水基料漿用固體料，固體料和去離子水質(zhì)量比為1∶0.8.，檸檬酸三銨含量為固體料質(zhì)量的0.7％，PVA的含量為固體料質(zhì)量的0.8％，正丁醇約為固體料質(zhì)量的0.4％，固體料與球磨介質(zhì)的質(zhì)量比為1∶1。按上述配比進(jìn)行濕法球磨6小時(shí)；將球磨制備的水基料漿進(jìn)行離心噴霧造粒，進(jìn)風(fēng)溫度為165±5℃，出風(fēng)溫度為110±5℃，流量為5公斤/小時(shí)，利用冷等靜壓成型，成型壓力200兆帕，保壓5分鐘；機(jī)械加工成同軸形后，在1300℃燒結(jié)3小時(shí)，制得大尺寸功能陶瓷，陶瓷體相對(duì)密度96.2％，介電常數(shù)為280～300，介電損耗為2×10-3，耐壓為60～65千伏/厘米。
實(shí)施例4將21％CaO加25％H3BO3加42％SiO2加12％Bi2O3粉料攪拌混合，在1450℃保溫2小時(shí)，水淬后球磨獲得玻璃粉，然后按照8.2％SrZrO3加87.8t％SrTiO3加4％硼硅酸鹽玻璃粉的比例配制水基料漿用固體料，固體料和去離子水質(zhì)量比為1∶0.8.，檸檬酸三銨含量為固體料質(zhì)量的0.7％，PVA的含量為固體料質(zhì)量的0.8％，正丁醇為固體料質(zhì)量的0.4％，固體料與球磨介質(zhì)的質(zhì)量比為1∶2。按上述配比進(jìn)行濕法球磨6小時(shí)；將球磨制備的水基料漿進(jìn)行離心噴霧造粒，進(jìn)風(fēng)溫度約為165℃，出風(fēng)溫度為110℃，流量為5公斤/小時(shí)，利用冷等靜壓成型，成型壓力200兆帕，保壓5分鐘；機(jī)械加工成同軸形后，在1250℃燒結(jié)3小時(shí)，制得大尺寸功能陶瓷，陶瓷體相對(duì)密度96.2％，介電常數(shù)為280～300，介電損耗為2×10-3，耐壓為60～65kV/cm。
實(shí)施例5將16％PbO加24％H3BO3加60％SiO2粉料攪拌混合，在1400℃保溫2小時(shí)，水淬后球磨獲得硼硅酸鹽玻璃粉，然后按照34.56％BaTiO3+63.44％SrTiO3+2％硼硅酸鹽玻璃粉的比例配制水基料漿用固體料，固體料和去離子水質(zhì)量比為∶1∶0.6，檸檬酸三銨含量為固體料質(zhì)量的0.5％，PVA的含量為固體料質(zhì)量的1％，正丁醇約為固體料質(zhì)量的0.6％，固體料與球磨介質(zhì)的質(zhì)量比約為1∶2。按上述配比進(jìn)行濕法球磨8小時(shí)；將球磨制備的水基料漿進(jìn)行離心噴霧造粒，進(jìn)風(fēng)溫度為170±5℃，出風(fēng)溫度為115±5℃，流量為5公斤/小時(shí)，利用冷等靜壓成型，成型壓力250兆帕，保壓5分鐘；機(jī)械加工成平板形后，在1250℃燒結(jié)2小時(shí)，制得大尺寸功能陶瓷，陶瓷體相對(duì)密度96.4％，介電常數(shù)為500-550，介電損耗為2×10-2，耐壓為40～45千伏/厘米。
實(shí)施例6將25％CaO加15％Al2O3加10％H3BO3加35％SiO2加15％Bi2O3粉料攪拌混合，在1400℃保溫2小時(shí)，水淬后球磨獲得硼硅酸鹽玻璃粉，然后按照45.28％BaTiO3+48.72％SrTiO3+6％硼硅酸鹽玻璃粉的比例配制水基料漿用固體料，固體料和去離子水質(zhì)量比為1∶0.5，檸檬酸三銨含量為固體料質(zhì)量的0.7％，PVA的含量為固體料質(zhì)量的2％，正丁醇為固體料質(zhì)量的0.8％，固體料與球磨介質(zhì)的質(zhì)量比為1∶2。按上述配比進(jìn)行濕法球磨10小時(shí)；將球磨制備的水基料漿進(jìn)行離心噴霧造粒，進(jìn)風(fēng)溫度為180±5℃，出風(fēng)溫度為115±5℃，流量為5公斤/小時(shí)，利用冷等靜壓成型，成型壓力150兆帕，保壓15分鐘；機(jī)械加工成平板形后，在1225℃燒結(jié)2小時(shí)，制得大尺寸功能陶瓷，陶瓷體相對(duì)密度95.3％，介電常數(shù)為700-750，介電損耗為4×10-2，耐壓為38～40千伏/厘米。
實(shí)施例7將30％PbO加15％CaO加25％H3BO3加30％SiO2粉料攪拌混合，在1400℃保溫2小時(shí)，水淬后球磨獲得硼硅酸鹽玻璃粉，然后按照90％PZT加10％硼硅酸鹽玻璃粉的比例配制水基料漿用固體料，固體料和去離子水質(zhì)量比為1∶0.6，檸檬酸三銨含量為固體料質(zhì)量的0.6％，PVA的含量為固體料質(zhì)量的0.2％，正丁醇為固體料質(zhì)量的0.2％，固體料與球磨介質(zhì)的質(zhì)量比為1∶2 。按上述配比進(jìn)行濕法球磨6小時(shí)；將球磨制備的水基料漿進(jìn)行離心噴霧造粒，進(jìn)風(fēng)溫度為170±5℃，出風(fēng)溫度為115±5℃，流量為2公斤/小時(shí)，利用冷等靜壓成型，成型壓力200兆帕，保壓5分鐘；機(jī)械加工成平板形后，在1150℃燒結(jié)4小時(shí)，制得大尺寸功能陶瓷，陶瓷體相對(duì)密度95.6％，介電常數(shù)為1400-1500，介電損耗為6×10-2，耐壓為32～36千伏/厘米。
實(shí)施例8將15％PbO加8％CaO加12％Al2O3加20％H3BO3加35％SiO2加10％Bi2O3粉料攪拌混合，在1400℃保溫2小時(shí)，水淬后球磨獲得硼硅酸鹽玻璃粉，然后按照86.44％BaTiO3加5.56％SrZrO3加8％硼硅酸鹽玻璃粉的比例配制水基料漿用固體料，固體料和去離子水質(zhì)量比為1∶1.檸檬酸三銨含量為固體料質(zhì)量的0.2％，PVA的含量為固體料質(zhì)量的0.4％，正丁醇為固體料質(zhì)量的0.4％，固體料與球磨介質(zhì)的質(zhì)量比為1∶2。按上述配比進(jìn)行濕法球磨12小時(shí)；將球磨制備的水基料漿進(jìn)行離心噴霧造粒，進(jìn)風(fēng)溫度為195±5℃，出風(fēng)溫度為120℃，流量為5公斤/小時(shí)，利用冷等靜壓成型，成型壓力200兆帕，保壓20分鐘；機(jī)械加工后在1250℃燒結(jié)3小時(shí)，制得大尺寸功能陶瓷，陶瓷體相對(duì)密度95.2％，介電常數(shù)為1800-2000，介電損耗為8×10-2，耐壓為30～32千伏/厘米。
權(quán)利要求
1.一種大尺寸儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷的制備方法，其特征在于，該儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷由陶瓷原料和硼硅酸鹽玻璃粉制成，其制備步驟依次如下(1)干法攪拌配制用于制備硼硅酸鹽玻璃粉的混合粉料；(2)將步驟(1)的混合粉料通過(guò)高溫熔煉及水淬制備硼硅酸鹽玻璃粉；(3)通過(guò)濕法球磨制備由陶瓷原料和硼硅酸鹽玻璃粉混合組成的水基料漿；(4)將步驟(3)得到的水基料漿噴霧造粒，獲得球形顆粒；(5)將步驟(4)獲得的球形顆粒冷等靜壓成型，獲得大尺寸陶瓷素坯；(6)將步驟(5)獲得的陶瓷素坯機(jī)械加工成所需要的形狀和尺寸；(7)將經(jīng)步驟(6)加工后的陶瓷素坯在1150℃～1400℃溫度下燒結(jié)，即得到大尺寸的儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷；其中所述的陶瓷原料為純度高于99％的BaTiO3、SrTiO3、SrZrO3、PbTiO3、鋯鈦酸鉛、TiO2粉體中的一種或幾種，粉體的初始粒徑為0.1～2微米，水基料漿中硼硅酸鹽玻璃粉的加入量為固體料質(zhì)量的0.5％～10％。
2.如權(quán)利要求1所述的大尺寸儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷的制備方法，其特征是所述的干法攪拌配制用于制備硼硅酸鹽玻璃粉的混合粉料，是將純度大于99％的PbO、H3BO3、SiO2、CaO、Al2O3和Bi2O3粉料按照配比進(jìn)行投料，干法攪拌，使其混合均勻，其中PbO的含量為混合粉料質(zhì)量的0～30％，H3BO3的含量為混合粉料質(zhì)量的10％～30％，SiO2的含量為混合粉料質(zhì)量的30％～60％，CaO的含量為混合粉料質(zhì)量的0～25％，Al2O3的含量為混合粉料質(zhì)量的0～25％，Bi2O3的含量為混合粉料質(zhì)量的0～20％，混合粉料各組分的質(zhì)量百分含量之和為100％，且PbO、CaO、Al2O3和Bi2O四種原料不同時(shí)為零。
3.如權(quán)利要求1所述的大尺寸儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷的制備方法，其特征是所述的混合粉料高溫熔煉及水淬制備硼硅酸鹽玻璃粉的工藝是將干法攪拌配制的混合粉料投入剛玉或者鉑金坩堝中，在1400℃～1500℃保溫2小時(shí)進(jìn)行高溫熔煉，然后將熔化的玻璃料立即倒入去離子水中進(jìn)行水淬，形成玻璃渣，再將玻璃渣球磨破碎后烘干，即獲得硼硅酸鹽玻璃粉，其粒徑為0.1～2微米。
4.如權(quán)利要求1所述的大尺寸儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷的制備方法，其特征是所述的濕法球磨制備由陶瓷原料和硼硅酸鹽玻璃粉混合組成的水基料漿的工藝是首先將溶有分散劑的去離子水加入到球磨機(jī)中，然后投入由陶瓷原料和硼硅酸鹽玻璃粉混合組成的固體料，濕法球磨4～8小時(shí)后，再向料漿中加入粘結(jié)劑和消泡劑，而后繼續(xù)球磨2～4小時(shí)，從而制得適于噴霧造粒的水基料漿。
5.如權(quán)利要求4所述的大尺寸儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷的制備方法，其特征是所述的陶瓷原料與硼硅酸鹽玻璃粉混合組成的固體料，采用滾動(dòng)球磨機(jī)或者攪拌球磨機(jī)進(jìn)行濕法球磨，以檸檬酸三銨作為分散劑，以聚乙烯醇作為粘結(jié)劑，以正丁醇或者正辛醇作為消泡劑，去離子水作為溶劑，用瑪瑙球或者氧化鋯球作為球磨介質(zhì)，其中球的直徑介于5毫米～12毫米之間，濕法球磨固體料中硼硅酸鹽玻璃粉的加入量為固體料質(zhì)量的0.5％～10％，分散劑含量為固體料含量質(zhì)量的0.2％～1％，粘結(jié)劑的含量為固體料含量質(zhì)量的0.2％～2％，正丁醇或者正辛醇含量為固體料含量質(zhì)量的0.2％～0.8％，固體料與去離子水的質(zhì)量比為1∶0.4～2，固體料與球磨介質(zhì)的質(zhì)量比為1∶1～4。
6.如權(quán)利要求1所述的大尺寸儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷的制備方法，其特征是所述的水基料漿噴霧造粒的方法為離心噴霧或者壓力噴霧，噴霧造粒的工藝參數(shù)為進(jìn)風(fēng)溫度介于160～200℃之間，出風(fēng)溫度介于110～120℃之間，所造的粒子為20～200微米的球形顆粒。
7.如權(quán)利要求1所述的大尺寸儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷的制備方法，其特征是所述的球形顆粒冷等靜壓成型獲得大尺寸陶瓷素坯的工藝是將球形顆粒填入可壓縮有彈性的模具中，邊振動(dòng)模具邊填料，然后密封，放入冷等靜壓機(jī)油缸中加壓，壓強(qiáng)介于100～300兆帕之間，保壓5～30分鐘，卸壓后從彈性模具中取出具有大尺寸陶瓷素坯。
8.如權(quán)利要求1所述的大尺寸儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷的制備方法，其特征是，所述的機(jī)械加工后的大尺寸陶瓷素坯的燒結(jié)工藝是將陶瓷素坯以懸吊、側(cè)立或者倒立的方式置于剛玉匣缽中，匣缽中素坯周?chē)捎酶邷仂褵^(guò)的Al2O3粉、ZrO2粉或者陶瓷原料粉填充，置于氣窯或者電爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度介于1150℃～1400℃之間，保溫時(shí)間介于1～4小時(shí)之間，升溫速率介于0.5～3℃/分鐘之間，降溫速率介于1～5℃/分鐘之間。
全文摘要
一種大尺寸儲(chǔ)能介質(zhì)陶瓷的制備方法。該陶瓷由陶瓷原料和硼硅酸鹽玻璃粉制成，制備步驟依次為干法攪拌配制用于制備硼硅酸鹽玻璃粉的混合粉料；混合粉料高溫熔煉及水淬制備硼硅酸鹽玻璃粉；濕法球磨獲得由陶瓷原料和硼硅酸鹽玻璃粉混合組成的水基料漿，其中陶瓷原料為CaTiO
文檔編號(hào)C04B35/16GK1986492SQ20061012548
公開(kāi)日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月15日
發(fā)明者劉韓星, 吳朝暉, 曹明賀 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)