CN101891487A - 一种氧化锆三明治复合承烧板及其制备工艺 - Google Patents

一种氧化锆三明治复合承烧板及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氧化锆三明治复合承烧板，包括基体莫来石承烧板和氧化锆涂料，基体莫来石承烧板所用原料成分以质量百分比计为：粗细度在1mm～1.5mm的红柱石：20～25％，粗细度在0.5mm～1mm的红柱石：5～10％，粗细度＜0.5mm的红柱石：5～8％，粗细度在0.5mm～1mm的板状刚玉：10～15％，粗细度＜0.5mm的板状刚玉：5～10％，粗细度在0.5mm～1mm的电熔莫来石：5～10％，硅线石粉：8～12％，α-Al2O3粉：15～20％，硅微粉：2～3％，粘土：3～4％和外加结合剂：3～4％；氧化锆涂料所用原料成分以质量百分比计为：粒度不大于600目氧化锆：75～80％，硅溶胶：20～25％。另外还提供了该承烧板的制备工艺。本发明耐高温，机械强度高，化学性能稳定，抗热震稳定性好，使用寿命长，抗剥落性能好。

Description

一种氧化锆三明治复合承烧板及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种氧化锆三明治复合承烧板及其制备工艺。
背景技术
承烧板是承放烧结电子元器件的载体，它的质量与性能的好坏，对烧成制品的质量、产量、能耗、成本等有直接的影响。使用过程中，承烧板不但要承受电子元件高温烧结温度以及承烧产品所带来的压力，而且要经受反复的冷热循环，因此要求具有耐高温，机械强度高，化学性能稳定，抗热震稳定性好，使用寿命长等特点。碳化硅材质的承烧板高温条件容易氧化，而且容易与承烧的产品发生反应，高温化学稳定性差，在表面涂覆一层防护材料使制备工艺变得复杂，成本增加；堇青石材质的承烧板使用温度较低，使用过程中容易产生变形；氧化锆材质的承烧板化学稳定性好，但采用的原料价格昂贵，只在一些高档产品中应用；莫来石质承烧板强度高，耐温性能好，抗热震稳定性优异，但由于莫来石承烧板在制备过程中会采用粘土、硅微粉等作为结合相，这些结合相中含有的一些成分会与承烧的产品发生反应，造成制品污染，为了避免此种状况应用过程中经常采用的办法是在莫来石承烧板表面撒一层刚玉砂，不但会引起承烧板的抗热震性能变差，而且刚玉砂疏松的附在莫来石承烧板表面容易脱落，需要不断进行补充。
发明内容
本发明针对目前承烧板产品存在的问题，一种氧化锆三明治复合承烧板及其制备工艺，能够在很大程度上解决目前承烧板产品存在的多种问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种氧化锆三明治复合承烧板，包括基体莫来石承烧板和氧化锆涂料，其特征在于：所述基体莫来石承烧板所用原料成分以质量百分比计为：粗细度在1mm～1.5mm的红柱石：20～25％，粗细度在0.5mm～1mm的红柱石：5～10％，粗细度＜0.5mm的红柱石：5～8％，粗细度在0.5mm～1mm的板状刚玉：10～15％，粗细度＜0.5mm的板状刚玉：5～10％，粗细度在0.5mm～1mm的电熔莫来石：5～10％，硅线石粉：8～12％，α-Al2O3粉：15～20％，硅微粉：2～3％，粘土：3～4％和外加结合剂：3～4％；所述氧化锆涂料所用原料成分以质量百分比计为：粒度不大于600目氧化锆：75～80％，硅溶胶：20～25％。
进一步的，所述外加结合剂为质量百分比浓度为10％的黄糊精溶液。
进一步的，所述氧化锆为氧化钇部分稳定氧化锆，所述硅溶胶中SiO2含量为18～25％。
本发明还提供一种氧化锆三明治复合承烧板的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)将硅线石粉、α-Al2O3粉、硅微粉和粘土按比例配合好后混合均匀形成粉料，然后将粗细度在1mm～1.5mm的红柱石、粗细度在0.5mm～1mm的红柱石、粗细度＜0.5mm的红柱石、粗细度在0.5mm～1mm的板状刚玉、粗细度＜0.5mm的板状刚玉和粗细度在0.5mm～1mm的电熔莫来石与结合剂搅拌混匀，最后再加入混合好的粉料搅拌均匀，经过捆料后压制成莫来石承烧板坯体，干燥备用；
2)将氧化锆和硅溶胶按比例配合好后进行球磨，形成氧化锆涂料；
3)将氧化锆涂料装入喷枪中，喷枪压力保持在0.2MPa～0.4MPa，对莫来石承烧板坯体进行表面喷涂；
4)将表面喷涂有氧化锆球料的莫来石承烧板进行干燥后，在1500℃～1550℃的条件下烧制完成。
进一步的，所述氧化锆和硅溶胶在球磨机中球磨4～6小时。
进一步的，所述氧化锆和硅溶胶在球磨时的球料比为0.8∶1。
进一步的，所述氧化锆涂料喷涂在莫来石承烧板坯体表面的涂层厚度控制在2mm～3mm。
采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：耐高温，机械强度高，化学性能稳定，抗热震稳定性好，使用寿命长，抗剥落性能好。
具体实施方式
本发明提供一种氧化锆三明治复合承烧板，具体有以下实施例：
实施例一
一种氧化锆三明治复合承烧板，包括基体莫来石承烧板和氧化锆涂料，基体莫来石承烧板所用原料成分以质量百分比计为：粗细度在1mm～1.5mm的红柱石：20％，粗细度在0.5mm～1mm的红柱石：8％，粗细度＜0.5mm的红柱石：5％，粗细度在0.5mm～1mm的板状刚玉：14％，粗细度＜0.5mm的板状刚玉：8％，粗细度在0.5mm～1mm的电熔莫来石：9％，硅线石粉：12％，α-Al2O3粉：15％，硅微粉：2％，粘土：3％和外加结合剂：4％；氧化锆涂料所用原料成分以质量百分比计为：粒度为600目的氧化锆：75％，硅溶胶：25％。
实施例二
一种氧化锆三明治复合承烧板，包括基体莫来石承烧板和氧化锆涂料，基体莫来石承烧板所用原料成分以质量百分比计为：粗细度在1mm～1.5mm的红柱石：25％，粗细度在0.5mm～1mm的红柱石：10％，粗细度＜0.5mm的红柱石：8％，粗细度在0.5mm～1mm的板状刚玉：10％，粗细度＜0.5mm的板状刚玉：5％，粗细度在0.5mm～1mm的电熔莫来石：6％，硅线石粉：9％，α-Al2O3粉：15％，硅微粉：3％，粘土：3％和外加结合剂：3％；氧化锆涂料所用原料成分以质量百分比计为：粒度为330目的氧化锆：78％，硅溶胶：22％。
实施例三
一种氧化锆三明治复合承烧板，包括基体莫来石承烧板和氧化锆涂料，基体莫来石承烧板所用原料成分以质量百分比计为：粗细度在1mm～1.5mm的红柱石：23％，粗细度在0.5mm～1mm的红柱石：6％，粗细度＜0.5mm的红柱石：7％，粗细度在0.5mm～1mm的板状刚玉：11％，粗细度＜0.5mm的板状刚玉：9％，粗细度在0.5mm～1mm的电熔莫来石：7％，硅线石粉：8％，α-Al2O3粉：19％，硅微粉：2％，粘土：4％和外加结合剂：4％；所述氧化锆涂料所用原料成分以质量百分比计为：粒度100目的氧化锆：80％，硅溶胶：20％。
上述三个实施例中的外加结合剂为质量百分比浓度为10％的黄糊精溶液，氧化锆为氧化钇部分稳定氧化锆，粒度不大于600目即可，硅溶胶中SiO2含量为18～25％。
另外本发明还提供了一种氧化锆三明治复合承烧板的制备工艺，包括以下步骤：
1)将硅线石粉、α-Al2O3粉、硅微粉和粘土按比例配合好后混合均匀形成粉料，然后将粗细度在1mm～1.5mm的红柱石、粗细度在0.5mm～1mm的红柱石、粗细度＜0.5mm的红柱石、粗细度在0.5mm～1mm的板状刚玉、粗细度＜0.5mm的板状刚玉和粗细度在0.5mm～1mm的电熔莫来石与结合剂搅拌混匀，最后再加入混合好的粉料搅拌均匀，经过捆料后压制成莫来石承烧板坯体，干燥备用；
2)将氧化锆和硅溶胶按比例配合好后进行球磨，形成氧化锆涂料；
3)将氧化锆涂料装入喷枪中，喷枪压力保持在0.2MPa～0.4MPa，对莫来石承烧板坯体进行表面喷涂；
4)将表面喷涂有氧化锆球料的莫来石承烧板进行干燥后，在1500℃～1550℃的条件下烧制完成。
氧化锆和硅溶胶在球磨机中球磨4～6小时，球料比为0.8∶1，氧化锆涂料喷涂在莫来石承烧板坯体表面的涂层厚度控制在2mm～3mm。
本发明的成品强度高，耐温性能好，化学性能稳定，抗热震稳定性好，使用寿命长，抗剥落性能好，主要性能指标如下表所示：
  性能   指标
  氧化锆涂层厚度/mm   0.4mm～1mm
  常温抗折强度/MPa   ≥6
  常温耐压强度/MPa   ≥40
  显气孔率/％   18～33％
  体积密度/g/cm3   2.6～3.0
  使用温度/℃   ≤1500
  抗剥落性能(水冷1100℃)   ≥5次
除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。

Claims (7)

1.一种氧化锆三明治复合承烧板，包括基体莫来石承烧板和氧化锆涂料，其特征在于：所述基体莫来石承烧板所用原料成分以质量百分比计为：粗细度在1mm～1.5mm的红柱石：20～25％，粗细度在0.5mm～1mm的红柱石：5～10％，粗细度＜0.5mm的红柱石：5～8％，粗细度在0.5mm～1mm的板状刚玉：10～15％，粗细度＜0.5mm的板状刚玉：5～10％，粗细度在0.5mm～1mm的电熔莫来石：5～10％，硅线石粉：8～12％，α-Al2O3粉：15～20％，硅微粉：2～3％，粘土：3～4％和外加结合剂：3～4％；所述氧化锆涂料所用原料成分以质量百分比计为：粒度不大于600目氧化锆：75～80％，硅溶胶：20～25％。
2.根据权利要求1所述的一种氧化锆三明治复合承烧板，其特征在于：所述外加结合剂为质量百分比浓度为10％的黄糊精溶液。
3.根据权利要求1所述的一种氧化锆三明治复合承烧板，其特征在于：所述氧化锆为氧化钇部分稳定氧化锆，所述硅溶胶中SiO2含量为18～25％。
4.一种氧化锆三明治复合承烧板的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：
1)将硅线石粉、α-Al2O3粉、硅微粉和粘土按比例配合好后混合均匀形成粉料，然后将粗细度在1mm～1.5mm的红柱石、粗细度在0.5mm～1mm的红柱石、粗细度＜0.5mm的红柱石、粗细度在0.5mm～1mm的板状刚玉、粗细度＜0.5mm的板状刚玉和粗细度在0.5mm～1mm的电熔莫来石与结合剂搅拌混匀，最后再加入混合好的粉料搅拌均匀，经过捆料后压制成莫来石承烧板坯体，干燥备用；
2)将氧化锆和硅溶胶按比例配合好后进行球磨，形成氧化锆涂料；
3)将氧化锆涂料装入喷枪中，喷枪压力保持在0.2MPa～0.4MPa，对莫来石承烧板坯体进行表面喷涂；
4)将表面喷涂有氧化锆球料的莫来石承烧板进行干燥后，在1500℃～1550℃的条件下烧制完成。
5.根据权利要求4所述的一种氧化锆三明治复合承烧板的制备工艺，其特征在于：所述氧化锆和硅溶胶在球磨机中球磨4～6小时。
6.根据权利要求5所述的一种氧化锆三明治复合承烧板的制备工艺，其特征在于：所述氧化锆和硅溶胶在球磨时的球料比为0.8∶1。
7.根据权利要求4所述的一种氧化锆三明治复合承烧板的制备工艺，其特征在于：所述氧化锆涂料喷涂在莫来石承烧板坯体表面的涂层厚度控制在2mm～3mm。
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