CN101244944A - 一种电子工业用氧化锆复合窑具及其制造方法 - Google Patents

一种电子工业用氧化锆复合窑具及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电子工业用氧化锆复合窑具及其制造方法，所述的氧化锆复合窑具是在刚玉氧化铝流延膜片或刚玉莫来石流延膜片的上下层叠电熔稳定氧化锆流延膜片，然后一体化压制，所述的窑具表面可以压制网纹，压制后在100～300℃下烘干干燥，再经1500～1700℃烧制1～3小时，即可制成氧化锆复合窑具。本发明的氧化锆复合窑具重量小，制作过程能耗少，不易粉化、分层，可靠性高，可广泛应用于独石电熔器、圆片电熔器、软磁铁氧体、热敏电阻等产品制造领域。

Description

一种电子工业用氧化锆复合窑具及其制造方法
技术领域
本发明属于特种陶瓷和特殊耐火材料技术领域，具体涉及一种电子工业用氧化锆复合窑具及其制造方法。
背景技术
独石电熔器、圆片电熔器、软磁铁氧体、热敏电阻等产品的制造，由于小型化和一致性的要求，多年前已开始采用氧化锆窑具作为其烧成时的承载板。
上述电子工业用氧化锆窑具一般为方形、长方形或圆形。
以往，实现上述电子工业用氧化锆窑具的方式有三种。
第一种方式是专利001345699公开的采用电熔氧化锆材料，并经干压或注浆成型再经高温烧制而制成的氧化锆窑具。该种方法的缺陷在于氧化锆窑具的重量大，在使用过程中氧化锆窑具的本身蓄热较大，不利于节能降耗。
第二种方式是首先制作刚玉氧化铝或刚玉莫来石基材，然后在其两面各涂覆一定厚度的氧化锆，干燥后再经高温烧制而成一体化的氧化锆复合窑具。该种方法的缺陷在于氧化锆涂层与刚玉氧化铝或刚玉莫来石基材的结合强度低，容易造成粉化、分层、均匀性差等各种缺陷，虽然氧化锆窑具的重量得以减轻，可以达到节能降耗的效果，但是其可靠性得不到保障，产品合格率也较低。
第三种方式是首先制作刚玉氧化铝或刚玉莫来石基材，然后采用等离子设备，将氧化锆粉体在超高温下，一般温度大于10000℃，加热至熔化或半熔化状态，再利用高速等离子焰流将氧化锆直接喷涂在刚玉氧化铝或刚玉莫来石基材上，而制成一体化的氧化锆复合窑具。该种方法的缺陷在于虽然氧化锆涂层与刚玉氧化铝或刚玉莫来石基材的结合强度高，但是其制作过程中因采用超高温等离子喷涂设备，水、电的消耗巨大，超高温下工作亦存在安全隐患等问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种重量小，制作过程能耗少，不易粉化、分层，可靠性高的电子工业用氧化锆复合窑具。
本发明的另一个目的是提供上述电子工业用氧化锆复合窑具的制造方法。
为了实现上述目的本发明采取的技术方案是：一种电子工业用氧化锆复合窑具，其特征在于：所述的氧化锆复合窑具是在刚玉氧化铝流延膜片或刚玉莫来石流延膜片的上下层叠电熔稳定氧化锆流延膜片，然后一体化压制并高温烧制而成。
所述的氧化锆复合窑具的外表面设有网纹，所述的网纹是方形、长方形、菱形或波浪形，网纹间距为0.1mm～10mm，网纹深度为0.1mm～2mm。
所述的氧化锆复合窑具的长度为50mm-350mm，宽度为50mm-350mm，厚度为1mm～15mm，窑具形状为长方形、正方形、菱形或圆形。
本发明的另一个技术方案是提供一种电子工业用氧化锆复合窑具的制造方法，包括如下步骤：
(1)将颗粒度5-50微米的电熔氧化钇或氧化钙稳定的氧化锆粉料进行湿法研磨后流延成膜，流延膜厚度为50-200微米；切片后叠合整齐，平放于承载板上制成电熔稳定氧化锆流延膜片；
(2)将颗粒度5-50微米的电熔刚玉和氧化铝或电熔刚玉和莫来石粉料进行湿法研磨后流延成膜，流延膜厚度为50-500微米；切片后叠合整齐，平放于承载板上制成刚玉氧化铝流延膜片或刚玉莫来石流延膜片，所述的电熔刚玉和氧化铝中电熔刚玉的重量百分含量为30％-70％，氧化铝的重量百分含量为30％-70％，所述的电熔刚玉和莫来石中电熔刚玉的重量百分含量为30％-70％，莫来石的重量百分含量为30％-70％；
(3)将上述刚玉氧化铝流延膜片或刚玉莫来石流延膜片层叠放置10～100片，并在其上下层叠放置2～10片电熔稳定氧化锆流延膜片，然后一起在油压机下加压而成一体化的窑具坯体，其复合加压的压力为每平方厘米100至500公斤；
(4)对上述一体化的窑具坯体进行切割后，再将坯体放入干燥器中，在100～300℃下烘干干燥；
(5)坯体干燥后再进入高温窑炉进行烧制，在1500～1700℃下烧制1-3小时，取出冷却即得氧化锆复合窑具。
所述的油压机的上下压头处加装有网纹模具。
所述的电熔刚玉为电熔白刚玉，氧化铝为煅烧氧化铝，所述的电熔白刚玉和煅烧氧化铝中Al2O3的含量均为98％以上。
所述的刚玉为电熔白刚玉，莫来石为电熔莫来石，所述的电熔白刚玉中Al2O3的含量为98％以上，电熔莫来石中Al2O3含量为75％以上。
所述的电熔氧化钇稳定的氧化锆，其重量百分含量为ZrO290％-94％、Y2O35-9％、SiO2 0.2％-0.4％、Al2O3 0.2％-0.4％、其它杂质0.2％-0.6％。
所述的电熔氧化钙稳定的氧化锆，其重量百分含量为ZrO2 94％-96％、CaO 3-5％、SiO2 0.2％-0.4％、Al2O3 0.2％-0.4％、其它杂质0.2％-0.6％。
本发明的有益效果是：
1、通过本发明的工艺方法，解决了氧化锆窑具重量重、蓄热大、耗能多和传统一体化复合窑具易造成粉化、分层、均匀性差等缺陷而导致可靠性不能同时得到满足的矛盾，为该产品的市场普及提供了质量保证和节能降耗的有效途径。
2、采用流延制膜工艺，氧化锆复合窑具的厚度一致性有较大改善，并且可通过改变流延膜片的层叠数量而任意选择所需要的产品厚度。
3、采用压制网纹结构，保证使用时的可通气性，可以利于所承烧元件中可挥发物质的排出，提高独石电熔器、圆片电熔器、软磁铁氧体、热敏电阻等产品的一致性。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1
独石电熔器烧制用氧化锆复合窑具的制造方法：
(1)将颗粒度5-50微米的电熔氧化钇稳定的氧化锆粉料进行湿法研磨后流延成膜，流延膜厚度为25-50微米；切片后叠合整齐，平放于承载板上制成电熔稳定氧化锆流延膜片；选用的电熔氧化钇稳定的氧化锆层的重量百分含量为ZrO2 91％、Y2O3 8％、SiO20.4％、Al2O3 0.3％、其它杂质0.3％。
(2)取700克的电熔白刚玉和300克的电熔莫来石粉料，颗粒度均为5-50微米，进行湿法研磨后流延成膜，流延膜厚度为100-200微米；切片后叠合整齐，平放于承载板上制成刚玉莫来石流延膜片，其中选用的电熔白刚玉中Al2O3含量为98.5％、电熔莫来石中Al2O3含量为75％。
(3)将上述刚玉莫来石流延膜片层叠放置15～18片，并在其上下层叠放置4～6片电熔稳定氧化锆流延膜片，然后一起在油压机下加压而成一体化的窑具坯体，其复合加压的压力为每平方厘米300公斤。
(4)将上述一体化的窑具坯体切割成长150mm、宽150mm的正方形，再将坯体放入干燥器中，在200℃下烘干干燥。
(5)坯体干燥后再进入高温窑炉进行烧制，在1700℃下烧制1小时，取出冷却即得独石电熔器烧制用氧化锆复合窑具，所得氧化锆复合窑具的结构组成为：刚玉莫来石基材厚度为1.5mm，外部氧化锆层厚度各为0.25mm，总厚度为2mm。
实施例2
独石电熔器烧制用氧化锆复合窑具的制造方法：
(1)将颗粒度5-50微米的电熔氧化钇稳定的氧化锆粉料进行湿法研磨后流延成膜，流延膜厚度为25-50微米；切片后叠合整齐，平放于承载板上制成电熔稳定氧化锆流延膜片；选用的电熔氧化钇稳定的氧化锆层的重量百分含量为ZrO2 92％、Y2O3 7％、SiO20.2％、Al2O3 0.4％、其它0.4％。
(2)取300克的电熔白刚玉和700克的煅烧氧化铝粉料，颗粒度均为5-50微米，进行湿法研磨后流延成膜，流延膜厚度为50-500微米；切片后叠合整齐，平放于承载板上制成刚玉氧化铝流延膜片，其中选用的电熔白刚玉和煅烧氧化铝中Al2O3含量均为98％。
(3)将上述刚玉氧化铝流延膜片层叠放置20～80片，并在其上下层叠放置2～8片电熔稳定氧化锆流延膜片，然后一起在油压机下加压而成一体化的窑具坯体，油压机的上下压头处加装菱形网纹模具，其复合加压的压力为每平方厘米200公斤。
(4)将上述一体化的窑具坯体切割成长200mm、宽100mm的长方形，再将坯体放入干燥器中，在300℃下烘干干燥。
(5)坯体干燥后再进入高温窑炉进行烧制，在1500℃下烧制3小时，取出冷却即得独石电熔器烧制用氧化锆复合窑具，所得氧化锆复合窑具的结构组成为：刚玉氧化铝基材厚度为3.3mm，外部氧化锆层厚度各为0.35mm，总厚度为4mm；窑具表面具有网纹结构，其网纹形状为菱形，网纹间距为0.5mm，网纹深度0.5mm。
实施例3
软磁铁氧体烧制用氧化锆复合窑具的制造方法：
(1)将颗粒度5-50微米的电熔氧化钇稳定的氧化锆粉料进行湿法研磨后流延成膜，流延膜厚度为25-50微米；切片后叠合整齐，平放于承载板上制成电熔稳定氧化锆流延膜片；选用的电熔氧化钇稳定的氧化锆层的重量百分含量为ZrO2 94％、Y2O3 5％、SiO20.3％、Al2O3 0.2％、其它0.5％。
(2)取500克的电熔白刚玉和500克的电熔莫来石粉料，颗粒度均为5-50微米，进行湿法研磨后流延成膜，流延膜厚度为50-500微米；切片后叠合整齐，平放于承载板上制成刚玉莫来石流延膜片，其中选用的电熔白刚玉中Al2O3含量为98％、电熔莫来石中Al2O3含量为85％。
(3)将上述刚玉莫来石流延膜片层叠放置20～100片，并在其上下层叠放置2～10片电熔稳定氧化锆流延膜片，然后一起在油压机下加压而成一体化的窑具坯体，油压机的上下压头处加装正方形网纹模具，其复合加压的压力为每平方厘米100公斤。
(4)将上述一体化的窑具坯体切割成长100mm、宽100mm的正方形，再将坯体放入干燥器中，在100℃下烘干干燥。
(5)坯体干燥后再进入高温窑炉进行烧制，在1600℃下烧制2小时，取出冷却即得软磁铁氧体烧制用氧化锆复合窑具，所得氧化锆复合窑具的结构组成为：刚玉莫来石基材厚度为2.5mm，外部氧化锆层厚度各为0.25mm，总厚度为3mm；窑具表面具有网纹结构，其网纹形状为方形，网纹间距为0.4mm，网纹深度0.2mm。
实施例4
圆片电熔器烧制用氧化锆复合窑具的制造方法：
(1)将颗粒度5-50微米的电熔氧化钙稳定的氧化锆粉料进行湿法研磨后流延成膜，流延膜厚度为25-50微米；切片后叠合整齐，平放于承载板上制成电熔稳定氧化锆流延膜片；选用的电熔氧化钙稳定的氧化锆层的重量百分含量为ZrO2 94％、CaO 5％、SiO20.2％、Al2O3 0.2％、其它0.6％。
(2)取400克的电熔白刚玉和600克的电熔莫来石粉料，颗粒度均为5-50微米，进行湿法研磨后流延成膜，流延膜厚度为50-500微米；切片后叠合整齐，平放于承载板上制成刚玉莫来石流延膜片，其中选用的电熔白刚玉中Al2O3含量为98％、电熔莫来石中Al2O3含量为80％。
(3)将上述刚玉莫来石流延膜片层叠放置10～50片，并在其上下层叠放置2～6片电熔稳定氧化锆流延膜片，然后一起在油压机下加压而成一体化的窑具坯体，其复合加压的压力为每平方厘米400公斤。
(4)将上述一体化的窑具坯体切割成长90mm、宽80mm的长方形，再将坯体放入干燥器中，在150℃下烘干干燥。
(5)坯体干燥后再进入高温窑炉进行烧制，在1700℃下烧制2小时，取出冷却即得圆片电熔器烧制用氧化锆复合窑具，所得氧化锆复合窑具的结构组成为：刚玉莫来石基材厚度为2.6mm，外部氧化锆层厚度各为0.20mm，总厚度为3mm。
实施例5
热敏电阻烧制用氧化锆复合窑具的制造方法：
(1)将颗粒度5-50微米的电熔氧化钙稳定的氧化锆粉料进行湿法研磨后流延成膜，流延膜厚度为25-50微米；切片后叠合整齐，平放于承载板上制成电熔稳定氧化锆流延膜片；选用的电熔氧化钙稳定的氧化锆层的重量百分含量为ZrO2 96％、CaO 3％、Al2O30.4％、SiO2 0.4％、其它0.2％。
(2)取550克的电熔白刚玉和450克的煅烧氧化铝粉料，颗粒度均为5-50微米，进行湿法研磨后流延成膜，流延膜厚度为50-500微米；切片后叠合整齐，平放于承载板上制成刚玉莫来石流延膜片，其中选用的电熔白刚玉和煅烧氧化铝中Al2O3含量均为99％。
(3)将上述刚玉氧化铝流延膜片层叠放置20～80片，并在其上下层叠放置2～6片电熔稳定氧化锆流延膜片，然后一起在油压机下加压而成一体化的窑具坯体，其复合加压的压力为每平方厘米500公斤。
(4)将上述一体化的窑具坯体切割成直径为90mm的圆，再将坯体放入干燥器中，在250℃下烘干干燥。
(5)坯体干燥后再进入高温窑炉进行烧制，在1500℃下烧制1小时，取出冷却即得热敏电阻烧制用氧化锆复合窑具，所得氧化锆复合窑具的结构组成为：刚玉氧化铝基材厚度为3.4mm，外部氧化锆层厚度各为0.30mm，总厚度为4mm。
本发明并不仅限于以上实施例中所列举的方案，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种电子工业用氧化锆复合窑具，其特征在于：所述的氧化锆复合窑具是在刚玉氧化铝流延膜片或刚玉莫来石流延膜片的上下层叠电熔稳定氧化锆流延膜片，然后一体化压制并高温烧制而成。
2、根据权利要求1所述的一种电子工业用氧化锆复合窑具，其特征在于：所述的氧化锆复合窑具的外表面设有网纹，所述的网纹是方形、长方形、菱形或波浪形，网纹间距为0.1mm～10mm，网纹深度为0.1mm～2mm。
3、根据权利要求1所述的一种电子工业用氧化锆复合窑具，所述的氧化锆复合窑具的长度为50mm-350mm，宽度为50mm-350mm，厚度为1mm～15mm，窑具形状为长方形、正方形、菱形或圆形。
4、根据权利要求1所述的一种电子工业用氧化锆复合窑具的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将颗粒度5-50微米的电熔氧化钇或氧化钙稳定的氧化锆粉料进行湿法研磨后流延成膜，流延膜厚度为50-200微米；切片后叠合整齐，平放于承载板上制成电熔稳定氧化锆流延膜片；
(2)将颗粒度5-50微米的电熔刚玉和氧化铝或电熔刚玉和莫来石粉料进行湿法研磨后流延成膜，流延膜厚度为50-500微米；切片后叠合整齐，平放于承载板上制成刚玉氧化铝流延膜片或刚玉莫来石流延膜片，所述的电熔刚玉和氧化铝中电熔刚玉的重量百分含量为30％-70％，氧化铝的重量百分含量为30％-70％，所述的电熔刚玉和莫来石中电熔刚玉的重量百分含量为30％-70％，莫来石的重量百分含量为30％-70％；
(3)将上述刚玉氧化铝流延膜片或刚玉莫来石流延膜片层叠放置10～100片，并在其上下层叠放置2～10片电熔稳定氧化锆流延膜片，然后一起在油压机下加压而成一体化的窑具坯体，其复合加压的压力为每平方厘米100至500公斤；
(4)对上述一体化的窑具坯体进行切割后，再将坯体放入干燥器中，在100～300℃下烘干干燥；
(5)坯体干燥后再进入高温窑炉进行烧制，在1500～1700℃下烧制1～3小时，取出冷却即得氧化锆复合窑具。
5、根据权利要4所述的制造方法，其特征在于：所述的油压机的上下压头处加装有网纹模具。
6、根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于：所述的电熔刚玉为电熔白刚玉，氧化铝为煅烧氧化铝，所述的电熔白刚玉和煅烧氧化铝中Al2O3的含量均为98％以上。
7、根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于：所述的刚玉为电熔白刚玉，莫来石为电熔莫来石，所述的电熔白刚玉中Al2O3的含量为98％以上和电熔莫来石中Al2O3含量为75％以上。
8、根据权利要求4所述的一种电子工业用氧化锆复合窑具，其特征在于：所述的电熔氧化钇稳定的氧化锆，其重量百分含量为ZrO2 90％-94％、Y2O3 5-9％、SiO2 0.2％-0.4％、Al2O3 0.2％-0.4％、其它杂质0.2％-0.6％。
9、根据权利要求4所述的一种电子工业用氧化锆复合窑具，其特征在于：所述的电熔氧化钙稳定的氧化锆，其重量百分含量为ZrO2 94％-96％、CaO 3-5％、SiO2 0.2％-0.4％、Al2O3 0.2％-0.4％、其它杂质0.2％-0.6％。
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