陶瓷烧结用窑具及制造方法技术

本发明专利技术所提供的陶瓷烧结用轻质窑具在烧结电子陶瓷等元件时，可以使陶瓷垫板和被烧结物受热均匀，防止被烧结物接触的陶瓷垫板的变形和反应。同时热容量很小、可以节省能源。并且温度控制容易，重量很轻、易操作使用。该窑具由它的两块陶瓷板１和在其之间并列排列着的数根陶瓷棒２组成，陶瓷棒穿入两侧陶瓷板１的各支撑孔１ａ内，通过热收缩来固定。两侧陶瓷板最好使用由氧化铝纤维、耐火纤维和耐火粉末为主要成分的陶瓷纤维成形体。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关电子陶瓷等烧结时，用于放置被烧结物的陶瓷垫板的支撑用陶瓷烧结轻质窑具及其制造方法。过去在烧结电子陶瓷时，例如、陶瓷电容器、陶瓷基板、铁氧体、压电陶瓷、热敏陶瓷、集成电路陶瓷基板等等，首先将电子陶瓷放置在陶瓷垫板上、再将陶瓷垫板放在陶瓷台板等的窑具上，然后进行烧结。上述陶瓷台板等的窑具一般有氧化铝、炭化硅、氧化锆以及莫来石等等致密陶瓷烧结体制成。另外一般台板上的陶瓷垫板有两类，一种与台板一样致密陶瓷烧结体、另一种为耐火纤维质、体积密度在0.6～1.5g/cm3的轻质陶瓷板。但是，由于都是相互平行的平板，它们之间大面积接触，所以在高温窑炉中烧结时，会导致陶瓷台板与装载电子陶瓷的垫板之间的化学反应或由于装载电子陶瓷的垫板的上下两面的加热不均匀，而且导致陶瓷垫板的变形以及垫板上装载的电子陶瓷的烧结不均匀等等问题。另外、由于过去的陶瓷窑具大多数是烧结体，所以即使用这些大热容量的窑具与轻质陶瓷垫板组合一起使用也达不到整体的轻量化。这样在加热这些大热容量陶瓷窑具时、要耗费大量能源、另外很不容易控制整体炉的升温和降温。还有这些密度大的陶瓷窑具的抗热震性也很差。本专利技术鉴于上述目前的状况、在烧结电子陶瓷元件等时、不但可以防止陶瓷台板与装载电子陶瓷的垫板之间的化学反应或由于装载电子陶瓷的垫板的上下两面的加热不均匀，而且导致陶瓷垫板的变形以及垫板上装载的电子陶瓷的烧结不均匀等等问题。而且、使整体的热容量大大减小，节省能源。特别是轻量、搬运和使用方便以及整体炉的升温和降温的控制很容易做到。为了达到以上目的，本专利技术所提供的方法是由两块平行的陶瓷板和在该两块陶瓷板之间的数根陶瓷棒相结合，并通过利用陶瓷板的加热收缩将该两块陶瓷板与陶瓷棒固定在一起。这就是该陶瓷烧结用轻质窑具的制造方法的最大特点。该陶瓷棒即可是实心的，也可是空心的。该陶瓷轻质窑具中的两边的陶瓷板即可以由氧化铝和耐火纤维、耐火粉末为主要原料的、以及也可以由氧化铝为主要成份的陶瓷烧结体。该陶瓷板最好按如下成份和比例等构成，氧化铝纤维5～50重量％，耐火纤维5～40重量％及20～80％平均粒径0.2～15微米耐火粉末。以纤维质为两侧陶瓷板来制造该轻质窑具时，方法如下首先配置氧化铝纤维、耐火纤维和耐火粉末的泥浆溶液，然后、将其真空成形后，在800～1100℃下、进行第一次烧成，再对烧成后的纤维质陶瓷板打入数孔，将打入数孔的两块纤维质陶瓷板之间插入陶瓷棒，并在1200℃以上进行第二次烧结，使其牢固结合在一起。另外，两边的陶瓷板为由粉末制备的陶瓷烧结体的场合，方法如下将加有助烧剂的氧化铝粉末加压成形、再在这加压成形后的板上打入数孔，将打入数孔的两块板之间插入陶瓷棒，并在1300℃以上进行烧结，使其牢固结合在一起。以上的陶瓷烧结用轻质窑具的制造方法中、纤维质陶瓷板和陶瓷烧结体板在与陶瓷棒垂直的高度方向的收缩率最好为2～15％、长度方向最好小于7％以下。另外，上述的纤维质陶瓷板中的纤维排列取向和陶瓷烧结体板中的针状粒子的排列取向最好于陶瓷板的长度方向一致。以下将结合附图说明本专利技术的实施方式。图1为本专利技术的陶瓷烧结用窑具的一具体实例。图2为载装了陶瓷垫板的陶瓷烧结窑具的断面概略图。本专利技术的陶瓷烧结用轻质窑具如图1所示，在两块平行的陶瓷板1和2之间有数个支撑孔1a，数根陶瓷棒通过支撑孔1a与两块平行的陶瓷板1和2相结合，通过陶瓷板的热收缩将陶瓷板和陶瓷棒牢牢地固定在一起。所以不必使用任何粘合剂、窑具的外观整洁美观，而且在高温下反复使用、也不会使陶瓷棒与陶瓷板之间产生松动。使用该窑具来烧成被烧结物时，如图2所示、在两块陶瓷板1之间的数根陶瓷棒上放上陶瓷垫板3，再在陶瓷垫板3上放上电子陶瓷产品等的被烧结物，放置炉内在适当的温度下烧结。结果可以使的陶瓷垫板3两面受热均匀、而且防止陶瓷垫板3的变形。本专利技术的陶瓷烧结用轻质窑具有两种类型、一种是陶瓷板由陶瓷纤维质组成、另一种由陶瓷粉末烧结体组成、另外、陶瓷棒既可以是实心的、也可以是空心的，只要具有十分的耐热性就可以，主要成份可以是氧化铝、或莫来石和氧化锆等等。首先让我们以陶瓷纤维质陶瓷板为例来说明。陶瓷纤维质陶瓷板最好以如下材料为主要成份，氧化铝纤维、耐火纤维和耐火粉末。氧化铝纤维的Al2O3∶SiO2的重量比为97～70∶3～30，例如有英国ICI公司制造的商品名为SAFFIL、和日本三菱化学株式会社的商品名为MAFTEC等的纤维。另外，耐火纤维的二氧化硅的含量比氧化铝纤维高、例如有日本ISOLITE株式会社制造的商品名ISOWOOL等的纤维。再就是耐火粉末可以是氧化铝、莫来石、钛酸铝、氧化锆等。由于氧化铝纤维的融点在1800℃以上、为了提供耐高温特性、氧化铝纤维含量最好在5重量％以上。但是、氧化铝纤维相互之间难烧结，而且热收缩率小，若添加量超过50重量％，由于烧结不充分，两侧陶瓷板的强度低下、另外热收缩太小，不能牢固地将陶瓷板与陶瓷棒固定。因此，氧化铝纤维的含量在5～50重量％为好、最好在10～30重量％的范围。由于耐火纤维含二氧化硅比较多、耐热性低，有热收缩率大和易烧结的特点。所以若在添加氧化铝纤维的同时，再加入5重量％以上耐火纤维，可以促进纤维之间的烧结，提高两侧陶瓷板的强度、并且由于热收缩率比较大，两侧陶瓷板和陶瓷棒之间能够牢固地固定。但是，若添加量超过40重量％，由于耐热性的低下，热收缩过大，而有可能导致两侧陶瓷板变形，所以、耐火纤维的含有量应控制在5～40重量％的范围，最好控制在5～30重量％的范围。此外，在烧结电子陶瓷时、为了避免和电子陶瓷的反应、应尽量减少轻质陶瓷窑具中的硅含量。从这点来看、耐火纤维的含量应少于40重量％为理想。另外、同样在使用作为耐火粉末的二氧化硅和炭化硅时、含有量在数个重量％以下为合适，具体来说最好控制在8重量％以下。作为耐火粉末的平均粒径在0.2～15μm范围为好，最好在0.5～6μm范围。平均粒径的大小直接影响陶瓷纤维板的收缩率和强度，平均粒径越小，收缩率就越大、强度也越高。但是，如果平均粒径小于0.2μm，就会带来分散困难，容易产生团聚体，从而得不到陶瓷板强度的增加。相反，若平均粒径超过15μm，就会因为收缩率小，而导致陶瓷棒的固定力降低和陶瓷板的强度低下。此外，耐火粒子的含有量在20～80重量％范围为好，最好在40～60重量％范围。如果耐火粉末的含有量未满20重量％，会使得纤维和耐火粒子的结合点减少，收缩率也变小，从而降低陶瓷棒的固定力。若超过80重量％、相反引起收缩率过大，容易导致陶瓷板的变形。接着就用陶瓷纤维来制造轻质陶瓷窑具的方法做一下说明。首先，调制含有氧化铝纤维、耐火纤维和耐火粉末的泥浆溶液，然后添加有机团聚凝结剂，使泥浆溶液凝聚、真空成型后，在800-1100℃进行第一次烧成，在该温度下烧成后，陶瓷纤维与耐火粉末之间相互轻度结合，可以得到具有一定强度的陶瓷纤维质成形体板。切断和加工该陶瓷纤维质成形体板成一定的尺寸后，在板上打入数个支撑孔。然后，将打入数孔的两块板之间插入陶瓷棒，并在1200℃以上进行烧结，最好在1300～1400℃下进行第二次烧结，通过这第二次烧结，使纤维质成形体陶瓷板有一定的收缩，该收缩将纤维质成形体陶瓷板和陶瓷棒牢固结合在一起。第二次烧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷烧结用窑具，由两块平行的陶瓷板和在该两块陶瓷板之间的数根陶瓷棒相结合，并通过利用陶瓷板的加热收缩将该两块陶瓷板与陶瓷棒固定在一起。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：王笏平，
申请(专利权)人：伊索来特工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]