專利名稱：一種高抗熱震性莫來(lái)石承燒板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及耐火材料技術(shù)，尤其涉及一種高抗熱震性莫來(lái)石承燒板及其制 備方法。
背景技術(shù)：
承燒板是承放燒結(jié)電子元器件的載體，它的質(zhì)量與性能的好壞，對(duì)燒成制 品的質(zhì)量、產(chǎn)量、能耗、成本等有直接的影響。使用過(guò)程中，承燒板不但要承 受電子元件高溫?zé)Y(jié)溫度以及承燒產(chǎn)品所帶來(lái)的壓力，而且要經(jīng)受反復(fù)的冷熱 循環(huán)，因此要求具有耐高溫，機(jī)械強(qiáng)度高，化學(xué)性能穩(wěn)定，抗熱震穩(wěn)定性好， 使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。碳化硅材質(zhì)的承燒板高溫條件容易氧化，而且容易與承燒 的產(chǎn)品發(fā)生反應(yīng)，高溫化學(xué)穩(wěn)定性差，在表面涂覆一層防護(hù)材料使制備工藝變
得復(fù)雜，成本增加；氧化鋯材質(zhì)的承燒板采用的原料價(jià)格昂貴，只在一些高檔 產(chǎn)品中應(yīng)用；堇青石材質(zhì)的承燒板使用溫度較低，使用過(guò)程中容易產(chǎn)生變形。 與以上三種材質(zhì)的承燒板相比，莫來(lái)石質(zhì)承燒板采用反應(yīng)燒結(jié)產(chǎn)生莫來(lái)石結(jié)合， 制得的產(chǎn)品強(qiáng)度高，耐溫性能好，高溫化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，抗熱震穩(wěn)定性優(yōu)異，而 且原料來(lái)源廣泛，成本較低，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用，可以用來(lái)承燒電 子行業(yè)領(lǐng)域里各類磁性材料、片式多層電容器等多種電子元件。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有承燒板熱震穩(wěn)定性差，使用壽命短等一些缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的 在于提供低成本的一種高抗熱震性莫來(lái)石承燒板及其制備方法。 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的具體技術(shù)方案如下 一、 一種高抗熱震性莫來(lái)石承燒板，所采用的原料質(zhì)量百分比如下-
紅柱石顆粒30~35%， 板狀剛玉顆粒20~25%， 電熔莫來(lái)石顆粒10~15%， 硅線石8 12%， "1203粉15 20%， 硅微粉2~3%， 粘土 3 4%，
外加氟化鋁為總量的5~8%，外加結(jié)合劑黃糊精溶液為總量的3~4%。
二、 一種高抗熱震性莫來(lái)石承燒板的制備方法-
所采用的原料質(zhì)量百分比如下紅柱石顆粒30 35%,板狀剛玉顆粒 20 25%，電熔莫來(lái)石顆粒10~15%，硅線石8~12%， 01-八1203粉15 20%，硅微 粉2~3%，粘土3 4%，外加氟化鋁為總量的5~8%，外加結(jié)合劑黃糊精溶液為總 量的3~4%。
該方法的步驟如下
(1) 將硅線石，a-Al203粉，硅微粉，粘土和氟化鋁按質(zhì)量百分比在球磨機(jī)中 混合1 2小時(shí)；
(2) 紅柱石原料顆粒經(jīng)過(guò)電磁除鐵，篩分為1 1.5mm,0.5 lmm和小于0.5mm
三種規(guī)格；
(3) 將紅柱石顆粒，板狀剛玉顆粒和莫來(lái)石顆粒按質(zhì)量百分比在攪拌機(jī)中混 勻后加入結(jié)合劑黃糊精溶液攪拌，然后加入在球磨機(jī)中混合均勻的粉料攪拌均 勻；
(4) 密封捆料24 36小時(shí)；
(5) 在震動(dòng)壓機(jī)上雙面加壓，震動(dòng)成型；
(6) 110。C干燥至水分不超過(guò)0.5%;
(7) 在1530 1550。C條件下保溫4 6小時(shí)燒成，隨爐冷卻。 所述的板狀剛玉顆粒包括小于0.5mm和0.5 lmm兩種規(guī)格。所述的硅微粉
粒度不大于800目。所述的外加結(jié)合劑工業(yè)黃糊精溶液的質(zhì)量百分比濃度為 20 30%。所述的硅線石是經(jīng)過(guò)酸洗處理的，粒度不大于200目。所述的電熔莫 來(lái)石顆粒粒度為0.5~lmm。
采用經(jīng)過(guò)酸洗處理的硅線石和經(jīng)過(guò)除鐵過(guò)篩的紅柱石進(jìn)一步提高原料純 度，優(yōu)化顆粒級(jí)配，原料中引入一部分紅柱石顆粒和硅線石粉，利用藍(lán)晶石族 礦物在高溫條件下的分解反應(yīng)和莫來(lái)石化作用，在承燒板燒成以及應(yīng)用過(guò)程中 與氧化鋁反應(yīng)進(jìn)一步生成莫來(lái)石，而且這種過(guò)程在承燒板整個(gè)使用周期當(dāng)中一 直發(fā)生。添加硅微粉可以提高混合料的可塑性，對(duì)于改進(jìn)承燒板表面光潔度十 分有利，同時(shí)硅微粉粒度小，反應(yīng)活性高，在燒結(jié)溫度條件下能夠促進(jìn)基質(zhì)向 莫來(lái)石相的轉(zhuǎn)化。同時(shí)引入氟化鋁作為添加劑，能夠促進(jìn)在承燒板中產(chǎn)生類似 晶須狀的柱狀莫來(lái)石，形成相互交錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，起到橋聯(lián)作用，在斷裂過(guò)程 中擴(kuò)大其裂紋擴(kuò)展路徑消耗其斷裂能量，有利于承燒板強(qiáng)度和抗熱震性能的提 高。
5制備承燒板時(shí)，先把粉料按配比在球磨機(jī)中混合均勻，然后把顆粒料與結(jié) 合劑在攪拌機(jī)中混勻，最后再加入混合好的粉料攪拌均勻，經(jīng)過(guò)捆料后在震動(dòng)
壓機(jī)上成型，干燥后在1530 155(TC條件下保溫4 6小時(shí)燒成。在生產(chǎn)工藝方 面，除考慮溫度、原料組成、顆粒級(jí)配、產(chǎn)品性能指標(biāo)外，還結(jié)合成型壓力、 保壓時(shí)間等因素進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化，對(duì)產(chǎn)品變形、表面粗糙度、內(nèi)部夾層、微小 裂紋等質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)解決，并形成一套穩(wěn)定的承燒板生產(chǎn)技術(shù)工藝，為大 規(guī)模生產(chǎn)奠定工藝技術(shù)基礎(chǔ)。
與背景技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果是
本發(fā)明利用紅柱石骨料和硅線石在高溫下的莫來(lái)石化過(guò)程制備的承燒板抗 熱震穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高，耐溫性能好，使用壽命長(zhǎng)，制備工藝簡(jiǎn)單，成本低， 適合大規(guī)模生產(chǎn)，在承燒高檔電子元件時(shí)性能穩(wěn)定，燒結(jié)出來(lái)的電子元件合格 率更高，電性能更好。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的技術(shù)原理是承燒板生產(chǎn)過(guò)程中，原料配方是決定承燒板產(chǎn)品特性 的基礎(chǔ)，而且對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)實(shí)施中可能出現(xiàn)的工藝技術(shù)問(wèn)題有較大影響；選用 抗熱震性能好的顆粒作為骨料，控制基質(zhì)中低熔點(diǎn)的玻璃相，使基質(zhì)相大部分 或完全轉(zhuǎn)化為耐高溫性能較好的莫來(lái)石相，改善材料微觀結(jié)構(gòu)，是提高承燒板 高溫抗折強(qiáng)度和抗熱震穩(wěn)定性的關(guān)鍵?；诖?，本發(fā)明從原料選擇，改進(jìn)原料 配方，產(chǎn)品成型工藝和燒成工藝入手，結(jié)合Al203—Si02系平衡相圖、原料種類
及成分、預(yù)期生成物的物化性能、生產(chǎn)成本、工藝可行性和創(chuàng)新性等因素，選 用紅柱石、板狀剛玉和莫來(lái)石作為骨料，以硅線石、氧化鋁等作為基質(zhì)，并加 入部分粘土和硅微粉提高可塑性，引入氟化鋁作為添加劑改善微觀結(jié)構(gòu)，采用 工業(yè)黃糊精作為結(jié)合劑，改進(jìn)成型制備工藝，嚴(yán)格控制燒成溫度范圍及燒成曲 線，制備出強(qiáng)度高、高溫荷重軟化能力強(qiáng)，不易變形和開(kāi)裂，使用壽命較長(zhǎng)的 莫來(lái)石承燒板。 實(shí)施例1:
原料配方質(zhì)量百分比
紅柱石顆粒l~1.5mm 20°/。， 紅柱石顆粒0.5-1 mm 10%， 紅柱石顆?！?.5mm 5%， 板狀剛玉顆粒0.5~lmm 15%, 板狀剛玉顆?！?.5mm 10%，電熔莫來(lái)石顆粒0.5 lmm 10%， 硅線石8%， a-八1203粉16%, 硅微粉2%， 粘土 4%，
外加氟化鋁為總量的5%， 外加結(jié)合劑黃糊精溶液為總量的4%。
制備工藝(1)將硅線石，a-Al203粉，硅微粉，粘土，氟化鋁四種原料按 配比在球磨機(jī)中混合2小時(shí)；(2)紅柱石原料顆粒經(jīng)過(guò)電磁除鐵，篩分為 1 1.5mm， 0.5 lmm和小于0.5mm三種規(guī)格；(3)將紅柱石顆粒，板狀剛玉顆 粒和莫來(lái)石顆粒按原料配比在攪拌機(jī)中混勻后加入結(jié)合劑攪拌，然后加入在球 磨機(jī)中混合均勻的粉料攪拌均勻；(4)密封捆料36小時(shí)；(5)在震動(dòng)壓機(jī)上雙 面加壓，震動(dòng)成型；(6) ll(TC干燥至水分不超過(guò)0.5%; (7)在1530。C條件下 保溫6小時(shí)燒成，隨爐冷卻。
實(shí)施例2:
原料配方質(zhì)量百分比
紅柱石顆粒l~1.5mm 18%， 紅柱石顆粒0.5~lmm 7%， 紅柱石顆?！?.5mm 5%， 板狀剛玉顆粒0.5~lmm 15%， 板狀剛玉顆粒〈0.5mm 10%， 電熔莫來(lái)石顆粒0.5 lmm 10%， 硅線石12°/。， a-Ab03粉17%, 硅微粉3%， 粘土 3%，
外加氟化鋁為總量的8%， 外加結(jié)合劑黃糊精溶液為總量的3%。
制備工藝(1)將硅線石，a-Al203粉，硅微粉，粘土，氟化鋁四種原料按 配比在球磨機(jī)中混合1小時(shí)；(2)紅柱石原料顆粒經(jīng)過(guò)電磁除鐵，篩分為 l~1.5mm， 0.5 lmm和小于0.5mm三種規(guī)格；(3)將紅柱石顆粒，板狀剛玉顆 粒和莫來(lái)石顆粒按原料配比在攪拌機(jī)中混勻后加入結(jié)合劑攪拌，然后加入在球
7磨機(jī)中混合均勻的粉料攪拌均勻；(4)密封捆料24小時(shí)；(5)在震動(dòng)壓機(jī)上雙 面加壓，震動(dòng)成型；(6) ll(TC干燥至水分不超過(guò)0.5%; (7)在155(TC條件下 保溫4小時(shí)燒成，隨爐冷卻。 實(shí)施例3
原料配方質(zhì)量百分比
紅柱石顆粒l~1.5mm 23%， 紅柱石顆粒0.5~lmm 5%， 紅柱石顆粒〈0.5mm 4%， 板狀剛玉顆粒0.5 lmm 12%， 板狀剛玉顆?！?.5mm 8%， 電熔莫來(lái)石顆粒0.5~lmm 15%， 硅線石8%， "1203粉200/0， 硅微粉2%, 粘土 3%，
外加氟化鋁為總量的5%， 外加結(jié)合劑黃糊精溶液為總量的4%。
制備工藝(1)將硅線石，0t-Al2O3粉，硅微粉，粘土，氟化鋁四種原料按 配比在球磨機(jī)中混合1.5小時(shí)；(2)紅柱石原料顆粒經(jīng)過(guò)電磁除鐵，篩分為
1 1.5mm， 0.5 lmm和小于0.5mm三種規(guī)格；(3)將紅柱石顆粒，板狀剛玉顆 粒和莫來(lái)石顆粒按原料配比在攪拌機(jī)中混勻后加入結(jié)合劑攪拌，然后加入在球 磨機(jī)中混合均勻的粉料攪拌均勻；(4)密封捆料24小時(shí)；(5)在震動(dòng)壓機(jī)上雙 面加壓，震動(dòng)成型；(6) 110。C干燥至水分不超過(guò)0.5%; (7)在1530。C條件下 保溫6小時(shí)燒成，隨爐冷卻。 實(shí)施例4:
原料配方質(zhì)量百分比 紅柱石顆粒l~1.5mm 20%， 紅柱石顆粒0.5~lmm 6°/。， 紅柱石顆?！?.5mm 4%， 板狀剛玉顆粒0.5~lmm 12%, 板狀剛玉顆粒〈0.5mm 10%， 電熔莫來(lái)石顆粒0.5~lmm 15%，
8， a-Al2。3粉17%， 硅微粉3%， 粘土 3°/。，
外加氟化鋁為總量的5%， 外加結(jié)合劑黃糊精溶液為總量的4%。
制備工藝(1)將硅線石，a-Al203粉，硅微粉，粘土，氟化鋁四種原料按 配比在球磨機(jī)中混合1小時(shí)；(2)紅柱石原料顆粒經(jīng)過(guò)電磁除鐵，篩分為 1 1.5mm， 0.5 lmm和小于0.5mm三種規(guī)格；(3)將紅柱石顆粒，板狀剛玉顆 粒和莫來(lái)石顆粒按原料配比在攪拌機(jī)中混勻后加入結(jié)合劑攪拌，然后加入在球 磨機(jī)中混合均勻的粉料攪拌均勻；(4)密封捆料36小時(shí)；(5)在震動(dòng)壓機(jī)上雙 面加壓，震動(dòng)成型；(6) IIO'C干燥至水分不超過(guò)0.5%; (7)在1550'C條件下 保溫4小時(shí)燒成，隨爐冷卻。
采用以上實(shí)施例制備的承燒板基本性能指標(biāo)為體積密度2.6 2.8g/cm3，氣孔 率18~25%，常溫抗折強(qiáng)度2llMPa，常溫耐壓強(qiáng)度^70MPa，荷重軟化溫度 $1530°C， 1100匸水冷五次后抗折強(qiáng)度保持率260°/0。
權(quán)利要求
1. 一種高抗熱震性莫來(lái)石承燒板，其特征在于，所采用的原料質(zhì)量百分比如下紅柱石顆粒30～35％，板狀剛玉顆粒20～25％，電熔莫來(lái)石顆粒10～15％，硅線石8～12％，α-Al2O3粉15～20％，硅微粉2～3％，粘土3～4％，外加氟化鋁為總量的5～8％，外加結(jié)合劑黃糊精溶液為總量的3～4％。
2. —種高抗熱震性莫來(lái)石承燒板的制備方法，其特征在于所采用的原料質(zhì) 量百分比如下紅柱石顆粒30~35%,板狀剛玉顆粒20 25%，電熔莫來(lái)石顆粒 10~15%，硅線石8~12%， a-Al203粉15 20%，硅微粉2 3%，粘土 3~4%，外加 氟化鋁為總量的5 8%，外加結(jié)合劑黃糊精溶液為總量的3~4%。該方法的步驟如下-(1) 將硅線石，a-Al203粉，硅微粉，粘土和氟化鋁按質(zhì)量百分比在球磨機(jī)中 混合1 2小時(shí)；(2) 紅柱石原料顆粒經(jīng)過(guò)電磁除鐵，篩分為1 1.5mm，0.5 lmm和小于0.5mm三種規(guī)格；(3) 將紅柱石顆粒，板狀剛玉顆粒和莫來(lái)石顆粒按質(zhì)量百分比在攪拌機(jī)中混 勻后加入結(jié)合劑黃糊精溶液攪拌，然后加入在球磨機(jī)中混合均勻的粉料攪拌均 勻；(4) 密封捆料24 36小時(shí)；(5) 在震動(dòng)壓機(jī)上雙面加壓，震動(dòng)成型；(6) 110。C干燥至水分不超過(guò)0.5%;(7) 在1530 155(TC條件下保溫4 6小時(shí)燒成，隨爐冷卻。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高抗熱震性莫來(lái)石承燒板的制備方法，其特征 在于所述的板狀剛玉顆粒包括小于0.5mm和0.5 lmm兩種規(guī)格。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高抗熱震性莫來(lái)石承燒板的制備方法，其特征在于所述的硅微粉粒度不大于800目。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高抗熱震性莫來(lái)石承燒板的制備方法，其特征 在于所述的外加結(jié)合劑工業(yè)黃糊精溶液的質(zhì)量百分比濃度為20 30%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高抗熱震性莫來(lái)石承燒板的制備方法，其特征 在于所述的硅線石是經(jīng)過(guò)酸洗處理的，粒度不大于200目。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高抗熱震性莫來(lái)石承燒板的制備方法，其特征 在于所述的電熔莫來(lái)石顆粒粒度為0.5 lmm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種高抗熱震性莫來(lái)石承燒板及其制備方法。先將硅線石，α-Al₂O₃粉，硅微粉，粘土和氟化鋁按質(zhì)量百分比在球磨機(jī)中混合；再將紅柱石顆粒，板狀剛玉顆粒和莫來(lái)石顆粒按質(zhì)量百分比在攪拌機(jī)中混勻后加入結(jié)合劑黃糊精溶液攪拌，然后加入在球磨機(jī)中混合均勻的粉料攪拌均勻、密封捆料、在震動(dòng)壓機(jī)上雙面加壓震動(dòng)成型，再經(jīng)過(guò)高溫?zé)芍频?。本發(fā)明利用紅柱石骨料和硅線石在高溫下的莫來(lái)石化過(guò)程制備的承燒板抗熱震穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高，耐溫性能好，使用壽命長(zhǎng)，制備工藝簡(jiǎn)單，成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)，在承燒高檔電子元件時(shí)性能穩(wěn)定，燒結(jié)出來(lái)的電子元件合格率更高，電性能更好。
文檔編號(hào)C04B35/66GK101481255SQ200910096179
公開(kāi)日2009年7月15日 申請(qǐng)日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日
發(fā)明者王家邦, 王立旺 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)