本發(fā)明涉及陶瓷，具體涉及一種氮化鋁陶瓷密封環(huán)及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，新能源汽車飛速發(fā)展，其各種重要零部件的需求日益增加，陶瓷密封環(huán)是新能源電動汽車的重要組成部分，這種小型的電子陶瓷環(huán)，稱為“新型動力電池陶瓷密封連接器”，用于新能源電動汽車，在動力電池蓋與極柱之間形成密封導(dǎo)電連接的作用。其次，陶瓷密封環(huán)也廣泛應(yīng)用于電池上，位于電池蓋下方，其作用是保證電池具有良好的氣密性，阻止電解液泄漏，為電池內(nèi)部反應(yīng)提供良好的氣密環(huán)境。同時，在電池蓋被壓下時還能起到減壓緩沖作用，保證電池內(nèi)部元件的正常運行，為電池壽命和安全提供重要保障。目前市場上大部分的陶瓷密封環(huán)都是利用干壓成型生產(chǎn)，其生產(chǎn)工藝簡單，但生坯強度低，燒結(jié)后其毛坯內(nèi)部氣孔較多，對于一些使用要求較高的產(chǎn)品應(yīng)用，其結(jié)果不如人意，強度不足，使用壽命短。陶瓷粉末注射成型是將聚合物注射成型方法和陶瓷制備工藝相結(jié)合而發(fā)展起來的一種制備陶瓷零部件的新工藝。其成形坯的密度均勻，尺寸精度高，燒結(jié)后產(chǎn)品內(nèi)部氣孔率低，強度高，批量化生產(chǎn)效率高，非常適合高要求的產(chǎn)品。注射成型工藝主要包括球磨、密煉、破碎、注射、脫脂、排膠、燒結(jié)這幾個步驟。其中注射喂料的制備尤為關(guān)鍵，其粉體的選擇，處理，粘結(jié)劑的成份和配比將直接影響到產(chǎn)品在注射成型中的各個工藝環(huán)節(jié)。喂料要具備好的流動性，均勻性以便填充模腔；注射產(chǎn)品生坯強度要好，保形性好，才不容易產(chǎn)生變形，影響尺寸精度?，F(xiàn)有的干壓成型工藝制備的陶瓷密封環(huán)在壓制、排膠、燒結(jié)過程中由于生坯強度不高，產(chǎn)品容易產(chǎn)生崩缺，開裂等缺陷導(dǎo)致生產(chǎn)出來的產(chǎn)品合格率不高，內(nèi)部氣孔多滿足不了客戶的高要求。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種氮化鋁陶瓷密封環(huán)。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種氮化鋁陶瓷密封環(huán)，包括以下重量份材料：氮化鋁混合粉末83-85份和粘結(jié)劑15-17份；所述氮化鋁混合粉末包括一下重量份材料：氮化鋁粉末80-85份、氧化釔3-7份和分散劑1-2份；所述粘結(jié)劑包括以下重量份材料：石蠟50-60份、微晶蠟3-6份、高密度聚乙烯20-30份、聚丙烯8-15份和硬脂酸3-6份。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種氮化鋁陶瓷密封環(huán)的制備方法，采用上述氮化鋁陶瓷密封環(huán)，包括以下步驟：（1）制備氮化鋁混合粉末；（2）將步驟（1）中的氮化鋁混合粉末和粘結(jié)劑按比例混合密煉制成喂料團；（3）將密煉好的喂料團用破碎機破碎成顆粒；（4）利用注射成型機填充模具得到產(chǎn)品生坯；（5）將注射產(chǎn)品生坯放入正庚烷溶劑中脫除大部分石蠟粘結(jié)劑；（6）脫脂完的產(chǎn)品放入排膠爐中進行熱脫脂，脫除剩余的粘結(jié)劑；（7）將排膠后的坯體放入真空石墨爐中，充氮氣進行燒結(jié)。

4、優(yōu)選的，制備氮化鋁混合粉末具體包括以下步驟，將氮化鋁粉末和燒結(jié)助劑氧化釔粉末，以及蓖麻油分散劑，于酒精中進行球磨混合，干燥后過篩制得混合粉末。

5、優(yōu)選的，混合密煉具體包括以下步驟，將混合粉末與粘結(jié)劑組分放入密練機中進行混煉，混煉溫度為180℃，轉(zhuǎn)速30-40rpm，時間2-3h。

6、優(yōu)選的，產(chǎn)品生坯成型具體包括以下步驟，利用注射成型機填充模具，制得產(chǎn)品生坯，注射溫度在160℃-170℃，注射壓力在50-70bar,注射速度在40-50mm/s,保壓壓力在30-40bar，保壓時間1-2s。

7、優(yōu)選的，熱脫脂具體包括以下步驟，將產(chǎn)品生坯放于正庚烷中，水浴加熱，溫度在40-45℃。

8、優(yōu)選的，排膠具體包括以下步驟，將干燥好的坯體放入排膠爐進行排膠，室溫-120℃前采用1℃/min的升溫速率，120-200℃采用0.6℃/min的升溫速率，200-400℃采用0.3℃/min的升溫速率，400-500℃采用0.5℃/min的升溫速率，500℃保溫6小時。

9、優(yōu)選的，燒結(jié)具體包括以下步驟，將坯體放入bn坩堝中，在真空石墨燒結(jié)爐進行燒結(jié)，通入氮氣，燒結(jié)溫度在1750-1800℃，保溫2-3h。

10、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明中采用石蠟作為流動載體，加入少量微晶蠟，其具有合適的粘度，較高的強度以及良好的韌性，高分子聚合物選用高密度聚乙烯和聚丙烯兩種作為骨架粘結(jié)劑，其具有較高的強度，在溶劑脫脂脫除石蠟后起到維持坯體形狀，防止變形的作用；在熱脫階段，拓寬產(chǎn)品的排膠溫度范圍，使產(chǎn)品排膠過程中能夠分多階段緩慢進行，提高排膠的良率和縮短排膠時間。硬脂酸作為表面活性劑，提高氮化鋁粉末與粘結(jié)劑組分的混合均勻性，防止兩相分離。

11、生產(chǎn)的生坯強度較高，坯體保形性好，脫脂、排膠無缺陷，喂料流動性好，便于注射成型，易于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，能解決由于生坯強度低導(dǎo)致的崩缺、開裂等問題；燒結(jié)變形小，尺寸精度高，內(nèi)部氣孔率低，大大提高了產(chǎn)品的性能，且大批量生產(chǎn)效率高。

技術(shù)特征：

1.一種氮化鋁陶瓷密封環(huán)，其特征在于：包括以下重量份材料：氮化鋁混合粉末83-85份和粘結(jié)劑15-17份；所述氮化鋁混合粉末包括一下重量份材料：氮化鋁粉末80-85份、氧化釔3-7份和分散劑1-2份；所述粘結(jié)劑包括以下重量份材料：石蠟50-60份、微晶蠟3-6份、高密度聚乙烯20-30份、聚丙烯8-15份和硬脂酸3-6份。

2.一種氮化鋁陶瓷密封環(huán)的制備方法，采用如權(quán)利要求1所述的氮化鋁陶瓷密封環(huán)，其特征在于，包括以下步驟：（1）制備氮化鋁混合粉末；（2）將步驟（1）中的氮化鋁混合粉末和粘結(jié)劑按比例混合密煉制成喂料團；（3）將密煉好的喂料團用破碎機破碎成顆粒；（4）利用注射成型機填充模具得到產(chǎn)品生坯；（5）將注射產(chǎn)品生坯放入正庚烷溶劑中脫除大部分石蠟粘結(jié)劑；（6）脫脂完的產(chǎn)品放入排膠爐中進行熱脫脂，脫除剩余的粘結(jié)劑；（7）將排膠后的坯體放入真空石墨爐中，充氮氣進行燒結(jié)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮化鋁陶瓷密封環(huán)的制備方法，其特征在于：制備氮化鋁混合粉末具體包括以下步驟，將氮化鋁粉末和燒結(jié)助劑氧化釔粉末，以及蓖麻油分散劑，于酒精中進行球磨混合，干燥后過篩制得混合粉末。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮化鋁陶瓷密封環(huán)的制備方法，其特征在于：混合密煉具體包括以下步驟，將混合粉末與粘結(jié)劑組分放入密練機中進行混煉，混煉溫度為180℃，轉(zhuǎn)速30-40rpm，時間2-3h。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮化鋁陶瓷密封環(huán)的制備方法，其特征在于：產(chǎn)品生坯成型具體包括以下步驟，利用注射成型機填充模具，制得產(chǎn)品生坯，注射溫度在160℃-170℃，注射壓力在50-70bar,注射速度在40-50mm/s,保壓壓力在30-40bar，保壓時間1-2s。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮化鋁陶瓷密封環(huán)的制備方法，其特征在于：熱脫脂具體包括以下步驟，將產(chǎn)品生坯放于正庚烷中，水浴加熱，溫度在40-45℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮化鋁陶瓷密封環(huán)的制備方法，其特征在于：排膠具體包括以下步驟，將干燥好的坯體放入排膠爐進行排膠，室溫-120℃前采用1℃/min的升溫速率，120-200℃采用0.6℃/min的升溫速率，200-400℃采用0.3℃/min的升溫速率，400-500℃采用0.5℃/min的升溫速率，500℃保溫6小時。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氮化鋁陶瓷密封環(huán)的制備方法，其特征在于：燒結(jié)具體包括以下步驟，將坯體放入bn坩堝中，在真空石墨燒結(jié)爐進行燒結(jié)，通入氮氣，燒結(jié)溫度在1750-1800℃，保溫2-3h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氮化鋁陶瓷密封環(huán)及其制備方法，氮化鋁陶瓷密封環(huán)包括以下重量份材料：氮化鋁混合粉末83?85份和粘結(jié)劑15?17份；所述氮化鋁混合粉末包括一下重量份材料：氮化鋁粉末80?85份、氧化釔3?7份和分散劑1?2份；所述粘結(jié)劑包括以下重量份材料：石蠟50?60份、微晶蠟3?6份、高密度聚乙烯20?30份、聚丙烯8?15份和硬脂酸3?6份。本發(fā)明成型生坯強度高，能解決由于生坯強度低導(dǎo)致的崩缺、開裂等問題；燒結(jié)變形小，尺寸精度高，內(nèi)部氣孔率低，大大提高了產(chǎn)品的性能；其大批量生產(chǎn)效率高。

技術(shù)研發(fā)人員：向其軍,吳俊雄,施純錫,楊大勝,馮家偉
受保護的技術(shù)使用者：福建華清電子材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6