微孔陶瓷材料及制备方法、陶瓷吸盘及制备方法与流程

本发明涉及陶瓷领域技术，尤其是指一种陶瓷吸盘类陶瓷材料及制备方法。

背景技术：

1、陶瓷材料是指用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料。

2、在实际生产过程中，需要取料设备对生产线的工件进行取料，现有的取料方式大多为振动取料、夹持取料和吸附取料。吸附取料是通过吸盘对工件进行吸取，可以避免对工件造成损伤，所以在工业生产中被广泛利用。吸盘可以有很多种，应用较为广泛的是真空吸盘，其利用内外大气压力的差别,吸附在物体上的一种挂件,或者是抓取物体的一种工具。真空吸盘对工件的要求不高，工件无需是铁磁性物质，在吸附取料的环节在真空吸盘吸附物品的作业过程中，部分物品会产生静电，而对于一些特殊的物品，吸盘需要做到防静电，为了防静电，部分吸盘选用陶瓷板进行静电的去除，故陶瓷材质的真空吸盘适用于各种工件而被广泛应用。但是，现有的陶瓷材料由于其孔结构分布不均匀，导致其所制得的陶瓷板在吸附时的吸附力不均匀。因此，有必要对现有陶瓷材料进行改进。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种微孔陶瓷材料及制备方法、陶瓷吸盘及制备方法，能有效解决现有之陶瓷材料的孔结构分布不均匀，导致其所制得的陶瓷板在吸附时的吸附力不均匀的问题；且本发明制备方法通过物理造孔的方式，使得微孔陶瓷材料的孔径，气孔大范围可调，且制得的孔径分布较窄，并使用三次烧结，将造孔剂确保全部排出烧结干净，另外在引入液相烧结，大大降低了碳化硅的烧结温度。本发明的技术方案与申请号为202211174465.x，专利名称为基于层状碳化硅的高强度低温烧结多孔陶瓷及其制备方法的中国专利所记载的技术方案相比，本发明无需进行(-15)-(-80)℃的冷冻干燥处理，降低所需能耗，且无需开发和维护相关的设备与模具，大幅度降低生产成本；另外，申请号为201410299601.7，专利名称为一种低温烧结的多孔碳化硅陶瓷的制备方法的中国专利所记载的技术方案，其通过反应体系中磷酸的自由水及反应体系中的反应水分挥发实现造孔，由于磷酸和反应水分在反应体系中的分布是不均匀的，使得其造孔所形成的孔结构之孔径既不可控也不可调；另外，申请号为201310145115.5，专利名称为一种低温液相烧结碳化硅泡沫陶瓷的制备方法的中国专利所记载的技术方案中，其经预处理过的聚氨酯泡沫挂浆后进行烧结，即可制得孔隙率高的陶瓷材料，孔隙率达到70％以上，并且通过氧化镁、氧化铝和硅微粉三者复配作为烧结助剂使用，有效降低了陶瓷材料的烧结温度，但所制得的陶瓷材料抗压强度过低，不能应用于吸盘领域。

2、为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

3、一种微孔陶瓷材料，包括有以下重量份原料：碳化硅60-90份，烧结助剂10-30份，造孔剂5-40份以及塑化剂8-12份。

4、作为一种优选方案，所述碳化硅为d50＝0.5-2μm的α相碳化硅。

5、作为一种优选方案，所述烧结助剂为氧化铝、滑石粉、高岭土、堇青石、氧化钇、氧化硅、莫来石中的至少一种，其粒径为0.1-1μm。

6、作为一种优选方案，所述造孔剂为石墨粉、pmma、核桃粉、淀粉、ps微球、小米、碳酸氢铵中的至少一种。

7、作为一种优选方案，所述塑化剂为水溶聚乙烯醇，甲基纤维素中的至少一种，其与去离子水配置成浓度为10-20％的塑化剂溶液。

8、一种陶瓷吸盘，包括有吸盘主体以及微孔陶瓷板；该吸盘主体的一表面开设有气腔，该气腔的底面开设有多条气道，该多条气道均为鱼骨形，且该多条气道周向均等间隔排布并相互连通，且气腔的底面开设有多条y形气槽，每一y形气槽均与对应的气道连通并位于对应气道的侧旁，该吸盘主体的另一表面开设有多个气源接口，该多个气源接口位于同一圆周上并周向均等间隔排布，且每一气源接口与对应的气道连通；该微孔陶瓷板由权利要求1-5任一项所述的微孔陶瓷材料所制得，该微孔陶瓷板设置在吸盘主体上，该微孔陶瓷板完全盖住气腔。

9、作为一种优选方案，每一气道均包括有主路和多条支路，该主路径向延伸，该多条支路与主路连通并于主路的一侧向外延伸出，且相邻两气道通过相应的支路相互连通。

10、作为一种优选方案，所述气腔的底面开设有用于连通相邻两支路的通槽。

11、一种前述的微孔陶瓷材料的制备方法，包括有以下步骤：

12、(1)取8-12份的塑化剂与去离子水配置成浓度为10-20％的塑化剂溶液，再取前述塑化剂溶液份量的二分之一与60-90份碳化硅、10-30份烧结助剂、150-300份去离子水球磨混合16-24h，混合均匀后，得到混合浆料，并对混合浆料采用离心喷雾造粉，过80-300目筛，得到造粒粉a，备用；

13、(2)将步骤(1)制得的塑化剂溶液剩下的份量与5-40份造孔剂混合6-12h并采用离心喷雾造粒，过80-300目筛后，得到造粒粉b,备用；

14、(3)将步骤(1)和步骤(2)分别得到的造粒粉a、造粒粉b混合12-18h，得到混合粉c；

15、(4)将步骤(3)得到的混合粉c先在20-110mpa的压力下进行低压模压，然后在150-250mpa的压力下进行等静压压制，得到陶瓷毛坯；

16、(5)将步骤(4)得到的陶瓷毛坯置于真空条件下，以小于60℃/h的升温速度升温至600-900℃，达到温度后，保温2-4h并随炉冷却，得到一次排胶微孔陶瓷；

17、(6)将步骤(5)得到的一次排胶微孔陶瓷置于常压下，并在保护气氛下以200-300℃/h的升温速度升温至1400-1800℃，随炉冷却后移至空气炉中，然后在400-500℃下进行煅烧，煅烧时间为2-4h，除去多余的碳，即得到微孔陶瓷材料。

18、作为一种优选方案，步骤(6)中得到的微孔陶瓷材料的孔隙率为20-70％，孔径为5-100μm，平面度≤10μm，抗弯强度≥45mpa。

19、一种陶瓷吸盘的制备方法，包括有以下步骤：

20、(1)取前述的微孔陶瓷材料的制备方法中步骤(6)得到的微孔陶瓷材料，经cnc雕铣，纱线机加工，平面磨床加工得到一次粗加工毛坯，备用；

21、(2)将步骤(1)得到的一次粗加工毛坯经过精密磨床加工和双端面磨床研磨抛光后，得到精加工微孔陶瓷板；

22、(3)将步骤(2)得到的精加工微孔陶瓷板经3-6道超声清洗，并使用高压气压进行正吹、反吹疏通气孔，循环3-8次后，得到微孔陶瓷板d,备用；

23、(4)将步骤(3)得到的微孔陶瓷板d与金属材质或者陶瓷材质的吸盘主体组合并使用环氧树脂进行固化封装，环氧树脂的固化温度为100-150℃，微孔陶瓷板d与金属材质或者陶瓷材质的吸盘主体组合后，置于隧道式烘干炉中烘干2-4h，即可完成封装固化，制得陶瓷吸盘。

24、本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：

25、本发明在制备过程中，采用两次离心喷雾造粒后混合，保证了陶瓷材料孔结构的均匀性，使得孔径，气孔大范围可调，且制得的孔径分布较窄，使其吸附力更均匀，且孔径范围可调，并且，在制备过程中，采用液相烧结的方式大大降低了碳化硅的烧结温度；同时采用三次烧结，可将造孔剂完全碳化，保证陶瓷材料微孔的贯通，无残留造孔剂；而制备过程中方法操作简单，生产效率高，生产成本低，碳化硅陶瓷与半导体硅片接近的热膨胀系数，能够广泛用于半导体相关领域。

26、为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明：