生产线、方法、以及烧结制品技术

生产线包括引导穿过炉的生坯材料带，以使得炉子烧尽有机粘合剂材料，并随后使得所述带部分烧结，而且不使用定位器板。由生产线获得的烧结制品可以是薄的且具有相对大的表面积；并且，在基本未抛光的情况下具有非常少的烧结引起的表面缺陷。在部分烧结的带通过生产线上的第二炉时，可以对部分烧结的带施加张力，以对所获得的烧结制品进行成形。炉优选是垂直定向，并且优选连续操作。优选陶瓷材料用于形成所述带。

【技术实现步骤摘要】
生产线、方法、以及烧结制品本申请是申请日为2016年6月28日、申请号为201680038750.5、名称为“生产线、方法、以及烧结制品”的专利申请的分案申请。本申请依据35U.S.C.§119要求于2015年6月29日提交的系列号为62/185,950的美国临时申请的优先权的权益，本文以该申请的内容为基础并将其通过引用全文纳入本文。本公开的方法大体涉及用于对生坯带(例如，包含以有机粘合剂结合的多晶陶瓷细粒的生坯带)进行烧结的方法、以及烧结制品(例如，由该方法制造的陶瓷片材或带)。制品(如陶瓷薄片、陶瓷带或陶瓷带状物)具有许多潜在的用途，例如用作波导，当陶瓷透光时，用作可涂覆或层压的基材，并集成在电池和其它部件中，或用作其他应用。该制品可以通过以下方式制造：形成烧结材料的大锭、将材料切割为长条或板材，并且将相应的制品抛光为所需形式和表面质量。抛光有助于去除制品表面上的瑕疵或缺陷，但是耗费时间和资源。该制品还可以通过带浇铸、凝胶浇制、或包括生坯带烧结(例如在以机粘合剂结合的无机细粒条带的烧结)的其它工艺来制造。生坯带通常放置在称为定位器板的表面上，并且置于炉内，所述炉烧尽有机粘合剂并使得无机细粒烧结。定位器板通常由可耐受烧结过程的耐火材料形成。当去除粘合剂时，定位器板对带进行支承。申请人观察到烧结引起生坯带收缩，在收缩期间在整个定位器板上对其自身一部分进行拉拽。结果是所获得的烧结制品的受支承侧具有从定位器板的耐火材料转移至烧结制品的表面缺陷，例如拉拽槽、烧结碎屑、杂质斑块等。图1和图2显示出在烧结的陶瓷制品110、210上的表面缺陷112、212(例如在烧结期间由定位器板引起的缺陷)的示例。申请人认为这些缺陷通过提供应力集中和裂纹引发的位点来降低各制品的强度。此外，当制造越来越薄的烧结制品(例如，片材、带、带状物)时，申请人认为在某些时刻，烧结制品可能变得过薄而使其难以抛光。因此，对于这样的制品，本领域普通技术人员可能无法去除烧结过程中由定位器板引起的表面缺陷或由切割引起的缺陷。类似地，对于更厚一些但仍很薄的烧结制品，申请人认为在某些时刻制品具有太多的表面积进行抛光。具有大表面积的易碎和/或薄的片材的传统抛光设备的控制可能变得笨拙和/或不切实际。因此，使用常规制造方法不能获得具有通常与抛光相关的质量(例如平坦度、平滑度和/或无缺陷表面)的薄制品，特别是具有相对较大表面积的那些制品尤为如此；和/或因为在克服制造难题和每件物品的相关成本方面的极大的不利因素，本领域普通技术人员可能避免尝试制造该制品。存在对用于制造制品(如多晶陶瓷、金属、或可烧结的其它材料的带或片材)的设备和制造方法的需求，其中，所述制品可以高效地制造(如没有过多抛光)，但是同样具有良好的机械性质(例如由于具有极少的表面缺陷而具有该性质)。该制品可以用作基材(如，电池中的基材、印刷电路板上的基材)，用作显示器的覆盖片(如用于手持装置)，或者可是其它用途的制品。
技术实现思路
申请人发现了从烧结生坯带的工艺中去除定位器板的技术，其中所得到的烧结制品可以是未抛光的，但是可以具有良好的机械性能。在一些实施方式中，本文所公开的技术涉及连续的生产线，其中，连续带包括含有由有机粘合剂保持在一起的无机颗粒的生坯区段。在生产线上，将生坯区段引导至第一加热位置以将粘合剂烧尽(burnoff)或烧成炭(char)，形成相同带的未结合区段。接着，沿着生产线，使得未结合区段通过第二加热位置，用于使得无机颗粒至少部分烧结。第一和第二加热位置可以通过生产线上相同或不同的炉进行加热。如果带在第二加热位置仅处部分烧结，则生产线上可以有额外的加热位置以对带进行进一步处理，例如用于完成带的烧结的第三加热位置。在第二加热位置的部分烧结可使得对带施加张力，用于在第三加热位置进一步烧结，其中张力使带保持平坦，从而有利于特别平坦的烧结片材和/或烧结引起的表面缺陷极少的烧结片材。以上是通过使通过第二加热位置的生坯带取向成无需用于支撑生坯带的定位器板的方式来部分实现的，例如，使得带垂直取向。令人惊讶的是，申请人发现尽管烧尽带的粘合剂或者使得带的粘合剂烧成炭，但是在至少部分烧结发生之前，未结合区段下方的带的重量不一定会需要在未结合区段处切断或扯断所述带。申请人发现所述带能够保持自身足够长的时间用于至少部分烧结，而不需要定位器(setter)板。结果，烧结制品没有在烧结期间典型地由定位器板导致产生的接触引起的表面缺陷。烧结制品两侧的表面在缺陷数量上彼此一致，并且该数量足够低，以使得所获得的烧结制品相对于具有更多表面缺陷的制品可具有改进的机械性能，例如提高的拉伸强度。在以下的详细描述中给出了其它特征和优点，其中的区段特征和优点对本领域的技术人员而言是容易理解的，或通过实施文字描述和其权利要求书以及附图中所述实施方式而被认识。应理解，上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，并且旨在提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。附图简要说明所附附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一区段。附图说明了一个或多个实施方式，并与详细说明一起用于解释各实施方式的原理和操作。因此，结合附图，通过以下详细描述能够更好地理解本公开，图中：图1和图2是具有表面缺陷的陶瓷材料的数码图像。图3A是根据示例性实施方式的生产线的示意图。图3B是概念性显示沿图3A的生产线的温度与位置关系的图。图4是根据示例性实施方式的炉的截面图。图5是根据示例性实施方式的带正在进行处理的生产线的数码图像。图6A是烧结的陶瓷的未抛光表面的数码图像。图6B是未抛光的烧结陶瓷的概念性侧面轮廓。图7A是烧结的陶瓷的抛光表面的数码图像。图7B是抛光的烧结陶瓷的概念性侧面轮廓。图8是根据一示例性实施方式的薄烧结材料带形式的烧结制品的透视图。图9是根据另一示例性实施方式的来自生产线侧视图的示意图。图10-11是根据其他示例性实施方式的生产线的透视图。图12是根据一示例性实施方式的生产线、或其一部分的示意图。图13是根据另一示例性实施方式的生产线、或其一部分的示意图。图14是根据另一示例性实施方式的生产线、或其一部分的示意图。图15是在定位器板上烧结的薄陶瓷片材100倍放大的显微照片。图16是500倍放大率下与图15相同片材(大体为图15所示的虚线框内的图像)。图17比较了使用本文所公开专利技术方法制成的部分烧结和完全烧结的带，覆盖白纸上的黑字。图18比较了使用本文所公开专利技术方法制成的部分烧结和完全烧结的带，覆盖黑纸上的白字。图19是使用本文所公开的本专利技术方法的薄陶瓷片材100倍放大的显微照片。图20是500倍放大率下与图19相同的片材。图21-22是根据示例性实施方式的带的表面扫描，其具有宽度方向(图21)和长度方向(图22)上的高度轮廓。具体实施方式在进入详细说明本专利技术的示例性实施方式的以下详细说明之前本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种陶瓷带状物，包括：/n含有氧化铝的细粒，所述细粒是烧结的，以使得细粒彼此熔合；/n其中，所述陶瓷带状物的厚度为陶瓷带状物的第一表面和第二表面之间的距离，其中所述陶瓷带状物的长度为与厚度正交的第一表面或第二表面中一个表面的一个尺寸，其中厚度为不超过500微米且为至少10微米；/n其中，所述陶瓷带状物的孔隙率是陶瓷带状物的未被无机材料占据的体积，其中所述孔隙率小于1％；/n其中所述陶瓷带状物的第一和第二表面具有粒状轮廓；/n其中，第一表面和第二表面的粗糙度范围为沿陶瓷带状物长度方向上10毫米的距离上10纳米至约1000纳米；/n其中，所述陶瓷带状物是半透明的，使得所述陶瓷带状物具有在300纳米至800波长下的至少30％的总透射率；/n其中，所述陶瓷带状物表现出雾度，使得在300纳米至800纳米的波长下穿过所述陶瓷带状物的漫透射率的范围为10％至60％，并且/n其中所述陶瓷带状物具有高表面质量以使得第一表面和第二表面都具有至少一平方厘米的下述区域：所述区域具有少于10个的粘附或磨损造成的尺寸大于5微米的表面缺陷。/n

【技术特征摘要】
20150629 US 62/185,9501.一种陶瓷带状物，包括：
含有氧化铝的细粒，所述细粒是烧结的，以使得细粒彼此熔合；
其中，所述陶瓷带状物的厚度为陶瓷带状物的第一表面和第二表面之间的距离，其中所述陶瓷带状物的长度为与厚度正交的第一表面或第二表面中一个表面的一个尺寸，其中厚度为不超过500微米且为至少10微米；
其中，所述陶瓷带状物的孔隙率是陶瓷带状物的未被无机材料占据的体积，其中所述孔隙率小于1％；
其中所述陶瓷带状物的第一和第二表面具有粒状轮廓；
其中，第一表面和第二表面的粗糙度范围为沿陶瓷带状物长度方向上10毫米的距离上10纳米至约1000纳米；
其中，所述陶瓷带状物是半透明的，使得所述陶瓷带状物具有在300纳米至800波长下的至少30％的总透射率；
其中，所述陶瓷带状物表现出雾度，使得在300纳米至800纳米的波长下穿过所述陶瓷带状物的漫透射率的范围为10％至60％，并且
其中所述陶瓷带状物具有高表面质量以使得第一表面和第二表面都具有至少一平方厘米的下述区域：所述区域具有少于10个的粘附或磨损造成的尺寸大于5微米的表面缺陷。


2.如权利要求1所述的陶瓷带状物，其特征在于，所述第一表面和第二表面的平坦度范围为在沿第一表面或第二表面的长度方向上在1厘米的距离上0.1微米至50微米。


3.如权利要求1所述的陶瓷带状物，其特征在于，所述陶瓷带状物呈现一些交叉网卷曲，但是平放在平坦表面上时所述陶瓷带状物的高度小于1.5毫米。


4.如权利要求1所述的陶瓷带状物，由至少50重量％的氧化铝组成。


5.如权利要求1所述的陶瓷带状物，其特征在于，所述厚度为不超过200微米。


6.如权利要求1所述的陶瓷带状物，其特征在于，所述孔隙率小于0.5％。


7.一种陶瓷带状物，包括：
含有氧化铝的细粒，所述细粒是烧结的，以使得细粒彼此熔合；
其中，所述陶瓷带状物的厚度为陶瓷带状物的第一表面和第二表面之间的距离，其中厚度为不超过500微米且为至少10微米；
其中所述陶瓷带状物的长度为与厚度正交的第一表面或第二表面中一个表面的一个尺寸，其中所述带状物的长度为至少10米；
其中，孔隙率是陶瓷带状物的未被无机材料占据的体积，其中所述孔隙率小于1％；
其中第一表面和第二表面各自具有粒状轮廓，所述粒状轮廓包括相对于各细粒之间边界处的第一表面和第二表面的凹陷部分高度范围为25纳米至150微米的细粒；并且，
其中所述陶瓷带状物具有高表面质量以使得第一表面和第二表面都具有至少一平方厘米的下述区域：所述区域具有少于10个的粘附或磨损造成的尺寸大于5微米的表面缺陷。


8.如权利要求7所述的陶瓷带状物，其中，所述陶瓷带状物的宽度是与厚度和长度正交的第一表面或第二表面中一个表面的一个尺寸，其中所述宽度为至少10毫米。


9.如权利要求8所述的陶瓷带状物，其特征在于，所述宽度为至少10厘米。


10.权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·E·巴丁，W·J·布顿，J·L·布朗，T·J·柯里，R·E·赫尼，L·W·克斯特，T·D·凯查姆，J·A·奥兰尼科，K·R·奥兰尼科，J·帕那宁，T·席尔瓦布拉特，D·J·圣朱利安，V·文卡特斯瓦兰，N·M·津克，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US