反应烧结碳化硅陶瓷均温板及制备方法技术

本发明专利技术属于陶瓷均温板技术领域，具体涉及反应烧结碳化硅陶瓷均温板及制备方法。所述制备方法包括配料、混合、造粒、利用压制成型设备压制成型、烘干、除碳、烧结等步骤。压制成型设备包括上压制模具和下压制模具，上压制模具和下压制模具之间设置有压制模具头，下压制模具顶面设置有压制槽，压制槽底部活动设置有振动板，振动板内部水平转动设置有中央搅动盘，中央搅动盘的顶面上设置有多个搅动齿，振动板的顶面上水平转动设置有中央随动盘，该装置制备压制成型的坯块的均匀度得到了提高，进而使制备出的碳化硅陶瓷均温板的抗弯强度和硬度得到了提升，利用本发明专利技术压制成型设备压制素坯后，后续配套的干燥、煅烧步骤消耗的时间缩短。煅烧步骤消耗的时间缩短。煅烧步骤消耗的时间缩短。

【技术实现步骤摘要】
反应烧结碳化硅陶瓷均温板及制备方法


[0001]本专利技术属于陶瓷均温板
，具体涉及反应烧结碳化硅陶瓷均温板及制备方法。

技术介绍

[0002]目前均温板常见3种材质：铜材质、钨钢材质、碳化硅陶瓷材料，三种材料的导热率大小排序是铜材质＞碳化硅陶瓷材料＞钨钢材质，在这三种材料中，碳化硅陶瓷材料的抗氧化性、硬度是最好的，使用寿命长，且碳化硅陶瓷材料的热膨胀系数是最低的，尺寸精准、不易变形。所以，碳化硅陶瓷材料来制作均温板是最佳的选择。
[0003]碳化硅陶瓷不仅具有优良的常温力学性能，如高的抗弯强度、优良的抗氧化性、良好的耐腐蚀性、高的抗磨损以及低的摩擦系数，而且高温力学性能(强度、抗蠕变性等)是已知陶瓷材料中最佳的，极佳的性能使其在机械密封、半导体、石油化工、军工等领域得到了广泛的应用。碳化硅陶瓷均温板是一种能够提供均匀温度环境的板状结构，主要用在LCD液晶面板的玻璃基板制造中。在碳化硅陶瓷均温板的制备过程中，要求其具有足够高的强度、硬度、耐磨性等指标，因此通常会经过粉料制备、坯块压制、烘干和烧结等步骤，这些步骤涉及的参数居多，比如粉料制备阶段要求配比合理的原料以及制备出粒径合规的粉料，坯块压制阶段要求合理的压力条件以及坯块尺寸设计，烘干以及烧结阶段的温度设置以及处理时间设置等，这些步骤如果设计的不合理，将会影响成品的硬度等指标。
[0004]在制备碳化硅陶瓷均温板的各个步骤中，坯块压制工艺对产品的硬度和强度影响很大，在这个步骤中，通常会采用液压机对配制的粉料压制成块，由于压制时压力较大，通常在数百MPa，因此在这个步骤后坯块的硬度和强度已经基本上确定了。目前使用的液压机多为通用设备，例如CN107127999A、CN211567043U和CN113601894A，主要由上压制模具和下压制模具组成，其中的上压制模具由液压机驱动，以提供足够的压力。由于压制坯块时加入到下压制模具中的粉料具有一定的粒径，因此粉料之间可能存在拱桥效应，在拱桥效应作用下，堆积在下压制模具中的粉料内部会存在空穴，而这种空穴无法被强大的压力完全消除，因此导致压制形成的坯块均匀度较差，直接影响了最终的碳化硅陶瓷均温板的硬度。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了反应烧结碳化硅陶瓷均温板及制备方法。
[0006]本专利技术的第一个目的是提供反应烧结碳化硅陶瓷均温板的制备方法，包括：
[0007]1)按反应烧结碳化硅陶瓷均温板的原料配比称取各原料；
[0008]2)球磨混合；
[0009]3)喷雾造粒；
[0010]4)压制成型：
[0011]利用压制成型设备进行压制成型；
[0012]5)素坯烘干；
[0013]6)空气中氧化除碳；
[0014]7)高温烧结；
[0015]所述压制成型设备包括：
[0016]上压制模具；
[0017]下压制模具，设置在所述上压制模具下方，所述上压制模具和下压制模具之间设置有压制模具头，所述下压制模具的顶面设置有压制槽，所述压制槽底部竖直活动设置有振动板，所述振动板内部水平转动设置有中央搅动盘，所述中央搅动盘的顶面上设置有多个搅动齿，所述振动板的顶面上水平转动设置有中央随动盘，所述搅动齿穿过所述振动板的顶面并插入至所述中央随动盘上的贯穿孔中，所述下压制模具内部设置有搅动电机和振动机构，所述搅动电机与所述中央搅动盘连接，以驱动所述中央搅动盘水平转动，所述振动机构驱动所述振动板在竖直方向上振动。
[0018]优选的，所述振动机构包括振动电机和偏心轮，所述偏心轮设置在所述振动电机的转轴上，且所述偏心轮与所述振动板的底部接触。
[0019]优选的，所述振动板内部还水平转动设置有边缘搅动盘，所述边缘搅动盘与所述中央搅动盘啮合，且所述边缘搅动盘的顶面上也设置有多个搅动齿，所述振动板的顶面上与所述边缘搅动盘对应的位置水平转动设置有边缘随动盘，所述边缘搅动盘上的搅动齿穿过所述振动板的顶面并插入至所述边缘随动盘上的贯穿孔中，且所述搅动齿可相对于所述振动板的顶面活动。
[0020]优选的，所述中央搅动盘的底面中央设置有竖直的驱动杆，所述搅动电机顶部的驱动轴竖直滑动插入至所述驱动杆内部。
[0021]优选的，所述压制模具头的底面上设置有压制头，所述压制头的位置与所述压制槽对应，且所述压制头的形状和大小与所述压制槽匹配。
[0022]优选的，所述反应烧结碳化硅陶瓷均温板由以下原料组成：基础料、分散剂、增塑剂和润滑剂；
[0023]所述基础料由亚微米碳化硅和烧结助剂组成，所述亚微米碳化硅占基础料总重量的96％，所述烧结助剂占基础料总重量的4％；
[0024]所述分散剂占基础料总重量的0.8％，增塑剂占基础料总重量的2.5％，润滑剂占基础料总重量的3％；
[0025]所述的烧结助剂由氮化铝、氧化铝和氧化钇组成，并且氮化铝、氧化铝和氧化钇组成占基础料总重量的1.4％、1.6％、1％。
[0026]优选的，压制成型设备工作压力为160
‑
200MPa。
[0027]优选的，空气中氧化除碳的具体参数为：
[0028]将5)中处理后的素坯装入氧化炉，在大气环境下进行升温，以2℃/min升温至450℃，保温2h，氧化去除掉素坯中游离碳。
[0029]优选的，将处理后素坯整齐装入热等静压烧结炉内，关闭炉门，开启真空泵抽取真空，以5℃/min升温至900℃，保温0.5h，关闭真空泵，开始充入氩气至烧结炉的压力表显示为0.01bar，以4℃/min升温至1200℃进行，保温1h；然后充氩气至压力表显示为5bar，以3℃/min升温至1900℃，保温1.5h；然后充氩气至压力表显示为95bar，以1℃/min升温至1950℃，保温10min，关闭加热系统，保证炉内压力不变，待温度降至1500℃卸压，然后随炉冷却
至室温开炉。
[0030]本专利技术的第二个目的是提供一种由上述方法制备得到的反应烧结碳化硅陶瓷均温板。
[0031]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0032]在下压制模具中设置振动板，振动板在振动时其内部的搅动盘处在一定高度位置，因此在振动板上下振动过程中搅动齿反复伸入粉料中，以将粉料中的空穴破坏，并且振动板在振动时将被搅动的粉料振动紧实，最后在压力作用下使粉料紧密结合，坯块的均匀度得到了提高，进而使碳化硅陶瓷均温板的强度和硬度得到了提升。
[0033]利用本专利技术的压制成型设备压制素坯后，制备的素坯颗粒均匀度好，强度高，后续配套的干燥、煅烧步骤所消耗的时间均缩短，并且制备的均温板成品抗弯强度和硬度均比现有技术有明显提升。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例提供的压制成型设备的立体结构示意图；
[0035]图2为本专利技术实施例提供的压制成型设备的主视结构示意图；
[0036]图3为本专利技术实施例提供的下压制模具工作时搅动状态的示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.反应烧结碳化硅陶瓷均温板的制备方法，其特征在于，包括：1)按反应烧结碳化硅陶瓷均温板的原料配比称取各原料；2)球磨混合；3)喷雾造粒；4)压制成型：利用压制成型设备进行压制成型；5)素坯烘干；6)空气中氧化除碳；7)高温烧结；所述压制成型设备包括：上压制模具(100)；下压制模具(300)，设置在所述上压制模具(100)下方，所述上压制模具(100)和下压制模具(300)之间设置有压制模具头(200)，所述下压制模具(300)的顶面设置有压制槽(310)，所述压制槽(310)底部竖直活动设置有振动板(311)，所述振动板(311)内部水平转动设置有中央搅动盘(312)，所述中央搅动盘(312)的顶面上设置有多个搅动齿(314)，所述振动板(311)的顶面上水平转动设置有中央随动盘(315)，所述搅动齿(314)穿过所述振动板(311)的顶面并插入至所述中央随动盘(315)上的贯穿孔中，所述下压制模具(300)内部设置有搅动电机(330)和振动机构，所述搅动电机(330)与所述中央搅动盘(312)连接，以驱动所述中央搅动盘(312)水平转动，所述振动机构驱动所述振动板(311)在竖直方向上振动。2.根据权利要求1所述的反应烧结碳化硅陶瓷均温板的制备方法，其特征在于，所述振动机构包括振动电机(320)和偏心轮(321)，所述偏心轮(321)设置在所述振动电机(320)的转轴上，且所述偏心轮(321)与所述振动板(311)的底部接触。3.根据权利要求1所述的反应烧结碳化硅陶瓷均温板的制备方法，其特征在于，所述振动板(311)内部还水平转动设置有边缘搅动盘(313)，所述边缘搅动盘(313)与所述中央搅动盘(312)啮合，且所述边缘搅动盘(313)的顶面上也设置有多个搅动齿(314)，所述振动板(311)的顶面上与所述边缘搅动盘(313)对应的位置水平转动设置有边缘随动盘(316)，所述边缘搅动盘(313)上的搅动齿(314)穿过所述振动板(311)的顶面并插入至所述边缘随动盘...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建忠，刘钊，
申请(专利权)人：西安中威新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：