一種有機物海綿體塑形制造硅棒拋光用陶瓷砂輪方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種有機物海綿體塑形制造硅棒拋光用陶瓷砂輪方法，其步驟為：采用有機物立方海綿為定制(孔隙大小為200-500μm)，定制的立方海綿體按照設(shè)計的陶瓷砂輪形狀剪裁，利用真空環(huán)境讓海綿浸透由含金屬元素低的磨料和陶瓷結(jié)合劑配制成的漿料，然后按陶瓷燒結(jié)工藝干燥、燒結(jié)形成高孔隙率的半導(dǎo)體單晶硅棒拋光用陶瓷砂輪，燒結(jié)過程有機物立方海綿完全揮發(fā)，其顯著效果為：對硅棒金屬污染小、砂輪硬度較高，孔隙率均勻?qū)璋粼斐蓳p傷層小。
【專利說明】一種有機物海綿體塑形制造硅棒拋光用陶瓷砂輪方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及陶瓷砂輪制造技術(shù)，特別提供了一種均勻度高的高孔隙率陶瓷砂輪，主要應(yīng)用于半導(dǎo)體單晶娃棒的表面加工。

【背景技術(shù)】
[0002]有機物海綿體塑形制造陶瓷砂輪是指利用有機物550°C以上高溫環(huán)境能夠揮發(fā)的特性，將磨料和結(jié)合劑均勻混合漿料凝固成所需砂輪模型?，F(xiàn)有專利號ZL 91108010.4的專利是利用有機物揮發(fā)性的特點制造高孔隙率陶瓷砂輪的技術(shù)。該技術(shù)采用糖/淀粉作為臨時結(jié)合劑，將磨料和陶瓷結(jié)合劑混合，然后過濾較大顆粒，將混合漿料倒入磨具壓制成所需的陶瓷砂輪模型。糖/淀粉顆粒范圍控制在0.3-1.18mm，其重量占磨料重量的10-20%。燒結(jié)后能夠?qū)崿F(xiàn)高孔隙率陶瓷砂輪的制造?？朔藗鹘y(tǒng)壓制燒結(jié)陶瓷砂輪只能產(chǎn)生低孔隙率(20-30% )陶瓷砂輪的技術(shù)，該方法能夠提升由于孔隙率增加造成的陶瓷砂輪機械強度降低和燒結(jié)過程凹凸缺陷等問題，同時該方法有效的降低了生產(chǎn)成本。
[0003]但是，由于糖/淀粉顆粒度不均勻(0.3-1.18mm)，混合成漿料過程會形成較大顆粒，過濾過程容易將某些成分(例如:磨料被包圍成較大顆粒團)被作為較大顆粒排除，造成漿料成分配比失調(diào)。其燒結(jié)后形成的陶瓷砂輪硬度波動，甚至形成陶瓷砂輪的機械強度失控等問題。另一方面，不同顆粒度的臨時結(jié)合劑會造成孔隙不夠均勻。另外，糖/淀粉顆粒在被陶瓷結(jié)合劑和磨料形成的漿料包圍時，燒結(jié)過程的揮發(fā)通道受堵在陶瓷砂輪模型內(nèi)部形成氣泡，造成空穴現(xiàn)象降低砂輪使用壽命和影響磨削精度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)問題進行改進有機體制造高孔隙率硅棒拋光用陶瓷砂輪方法，即采用有機物形成孔隙分布均勻的海綿立方體，利用真空方法讓海綿立方體充分吸收磨料和結(jié)合劑的混合漿料，在保護性氣體氛圍保護下進行燒結(jié)陶瓷砂輪。
[0005]具體而言，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案:
[0006]一種有機物海綿體塑形制造硅棒拋光用陶瓷砂輪方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0007]步驟一、干粉料配制:將金剛石、硼玻璃粉、粘土粉、石英粉、碳化硅粉混合均勻，得干粉料；
[0008]步驟二、漿料配制:按重量百分比取50% -60%的所述干粉料與40% -50%的偏硅酸鈉水溶液(偏硅酸鈉占45% -55% )，均勻混合；
[0009]步驟三、在真空環(huán)境下，將剪裁好的有機物海綿立方體模型在漿料中反復(fù)浸潰，滲透均勻；
[0010]步驟四、在烘箱中設(shè)定50-100°C環(huán)境常壓充氮氣18-30小時烘干，然后放入井式爐中，用粒度為240#的白剛玉砂完全掩埋；
[0011]步驟五、在氬氣保護下燒結(jié)，0°C -400°c的升溫速率為0.5-30C /分鐘，400°C下恒溫0.5-1小時，400°C -700°c的升溫速率為4_7°C /分鐘，在700°C保溫0.5-5小時，隨爐冷卻，得燒結(jié)后的砂輪坯體，制成孔隙率均勻的陶瓷砂輪。
[0012]優(yōu)選地，所述步驟一中，干粉料的重量百分比組成為:
[0013]金剛石(粒徑10-40 μ m) 45% -49% ；
[0014]硼玻璃粉(粒徑10-40 μ m) 28% -32% ；
[0015]粘土粉(粒徑10-40 μ m) 8% -12% ；
[0016]石英粉(粒徑10-40 μ m) 6% -10% ；
[0017]碳化硅粉(粒徑10-40 μ m) 3 % _7 %。
[0018]將上述各組分混合均勻，得干粉料。
[0019]更為優(yōu)選地，所述步驟四中烘箱內(nèi)環(huán)境溫度為80°C，烘干時間為24小時。
[0020]所述步驟五為，在氬氣保護下燒結(jié)，(TC -400°C的升溫速率為1°C /分鐘，400°C下恒溫0.5-1小時，400°C _700°C的升溫速率為5°C /分鐘，在700°C保溫2小時。
[0021]此外，本發(fā)明海提供了一種陶瓷砂輪制作方法，包括以下步驟:
[0022]步驟一、在真空環(huán)境下，將剪裁好的有機物海綿立方體模型在漿料中反復(fù)浸潰，滲透均勻；
[0023]步驟二、在型號為DHG9050A的烘箱中，設(shè)定50_100°C環(huán)境中充氮氣18_30小時烘干，氮氣設(shè)定流量為0.1-lL/min，然后放入井式爐中，用粒度為240#的白剛玉砂完全掩埋；
[0024]步驟三、在氬氣保護下燒結(jié)，(TC -400°C的升溫速率為0.5-30C /分鐘，400°C下恒溫0.5-1小時，400°C -700°c的升溫速率為4_7°C /分鐘，在700°C保溫0.5-5小時，隨爐冷卻，得燒結(jié)后的砂輪坯體，制成孔隙率均勻的陶瓷砂輪。
[0025]作為優(yōu)選，所述步驟三為，在氬氣保護下燒結(jié)，(TC _400°C的升溫速率為1°C /分鐘，400°C下恒溫0.5小時，400°C _700°C的升溫速率為5°C /分鐘，在700°C保溫2小時。
[0026]作為優(yōu)選，為了保證磨料和結(jié)合劑顆粒充分混合、燒結(jié)，所述有機物形成的海綿立方體孔隙孔徑不小于200 μ m。
[0027]本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果:其形成的陶瓷砂輪磨料和結(jié)合劑配比均勻，機械強度強，即保持了有機物混合漿料燒結(jié)形成陶瓷砂輪的高孔隙率特點，又能夠利用海綿立方體建立的排氣通道有效的將揮發(fā)氣體排除出去，所形成的孔隙非常均勻。

【具體實施方式】
[0028]實施例1:
[0029]采用定制的孔隙(孔隙大小為200-500 μ m)均勻的聚氨酯立方海綿體(為常見有機物構(gòu)建海綿體，例如:華成聚氨酯廠定制產(chǎn)品)剪裁成預(yù)設(shè)計的砂輪模型備用；
[0030]干粉料配制:
[0031]干粉料的重量百分比組成:
[0032]金剛石(粒徑30μηι±5μηι) 47% ；
[0033]硼玻璃粉(粒徑20 μ m±5 μ m) 30% ；
[0034]粘土粉(粒徑20μ--±5μπι) 10% ；
[0035]石英粉(粒徑20μηι±5μηι) 8% ；
[0036]碳化娃粉(粒徑20ym±5ym) 5%。
[0037]將上述各組分混合均勻，得干粉料；
[0038]漿料配制:
[0039]制備陶瓷漿料:按重量百分比取50% -60%的所述干粉料與40% -50%的偏硅酸鈉水溶液(偏硅酸鈉占45% -55% )，均勻混合，即得；
[0040]高孔隙率陶瓷砂輪制作包括以下步驟:
[0041]步驟一、在真空環(huán)境下，將剪裁好的模型在漿料中反復(fù)浸潰，滲透均勻。
[0042]步驟二、在型號為DHG9050A的烘箱中，設(shè)定50_100°C環(huán)境中充氮氣18_30小時烘干，氮氣設(shè)定流量為0.1-lL/min，然后放入井式爐中，用粒度為240#的白剛玉砂完全掩埋。
[0043]優(yōu)選地，上述烘箱設(shè)定環(huán)境溫度為80°C，烘干時間為24小時，充氮氣流量為0.4L/min。
[0044]步驟三、在氬氣保護下燒結(jié)，0°C -400°C的升溫速率為0.5-30C /分鐘，400°C下恒溫0.5-1小時，400°C -700°c的升溫速率為4_7°C /分鐘，在700°C保溫0.5-5小時，隨爐冷卻，得燒結(jié)后的砂輪坯體，制成孔隙率均勻的陶瓷砂輪。
[0045]優(yōu)選地，上述O V -400 °C的升溫速率為I °C /分鐘，400 V下恒溫0.5小時，4000C _700°C的升溫速率為5°C /分鐘，在700°C保溫2小時。
[0046]本發(fā)明具有以下有益技術(shù)效果:其制造的高孔隙率陶瓷砂輪，孔隙率達到60%以上，孔隙分布非常均勻，機械強度較原有反復(fù)有較大提升，磨料和結(jié)合劑含金屬成分低，能夠作用于半導(dǎo)體級單晶硅棒表面精細(xì)加工。
【權(quán)利要求】
1.一種有機物海綿體塑形制造硅棒拋光用陶瓷砂輪方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一、干粉料配制:將金剛石、硼玻璃粉、粘土粉、石英粉、碳化硅粉按一定比例混合均勻，得干粉料； 步驟二、漿料配制:按重量百分比取50 % -60 %的所述干粉料與40 % -50 %的偏硅酸鈉水溶液(偏硅酸鈉占45% -55% )，均勻混合； 步驟三、在真空環(huán)境下，將剪裁好的模型在漿料中反復(fù)浸潰，滲透均勻； 步驟四、在烘箱中設(shè)定50-100°C環(huán)境常壓充氮氣18-30小時烘干，然后放入井式爐中，用粒度為240#的白剛玉砂完全掩埋； 步驟五、在氬氣保護下燒結(jié)，0°C -400°C的升溫速率為0.5-3°C /分鐘，400°C下恒溫0.5-1小時，400°C _700°C的升溫速率為4_7°C /分鐘，在700°C保溫0.5-5小時，隨爐冷卻，得燒結(jié)后的砂輪坯體，制成孔隙率均勻的陶瓷砂輪。
2.如權(quán)利要求1所述的有機物海綿體塑形制造硅棒拋光用陶瓷砂輪方法，其特征在于:所述步驟一中，干粉料的重量百分比組成為: 金剛石(粒徑 10-40 μ m) 45% -49 %， 硼玻璃粉(粒徑10-40 μ m) 28% -32 %， 粘土粉(粒徑 10-40 μ m) 8% -12%, 石英粉(粒徑 10-40 μ m) 6% -10% ； 碳化硅粉(粒徑10-40 μ m) 3% -7% ； 將上述各組分混合均勻，得干粉料。
3.如權(quán)利要求1所述的有機物海綿體塑形制造硅棒拋光用陶瓷砂輪方法，其特征在于:所述步驟四中烘箱內(nèi)環(huán)境溫度為80°C，烘干時間為24小時。
4.如權(quán)利要求1所述的有機物海綿體塑形制造硅棒拋光用陶瓷砂輪方法，其特征在于:所述步驟四中充氮氣流量為0.4L/min。
5.如權(quán)利要求1所述的有機物海綿體塑形制造硅棒拋光用陶瓷砂輪方法，其特征在于:所述步驟五為，在氬氣保護下燒結(jié)，0°c -400°c的升溫速率為1°C /分鐘，400°C -700°C的升溫速率為5°C /分鐘，在700°C保溫2小時。
6.按照權(quán)利要求1所述的有機物海綿體塑形制造硅棒拋光用陶瓷砂輪方法，其特征在于:所述有機物海綿立方體孔隙孔徑大小大于200 μ m。
7.一種陶瓷砂輪制作方法，包括以下步驟: 步驟一、在真空環(huán)境下，將剪裁好的模型在漿料中反復(fù)浸潰，滲透均勻； 步驟二、在烘箱中設(shè)定50-100°C環(huán)境常壓充氮氣18-30小時烘干，然后放入井式爐中，用粒度為240#的白剛玉砂完全掩埋； 步驟三、在氬氣保護下燒結(jié)，0°C -400°C的升溫速率為0.5-3°C /分鐘，400°C下恒溫0.5-1小時，400°C -700°c的升溫速率為4_7°C /分鐘，在700°C保溫0.5-5小時，隨爐冷卻，得燒結(jié)后的砂輪坯體，制成孔隙率均勻的陶瓷砂輪。
8.如權(quán)利要求7所述的有機物海綿體塑形制造硅棒拋光用陶瓷砂輪方法，其特征在于:所述步驟三為，在氬氣保護下燒結(jié)，0°C -400°C的升溫速率為1°C /分鐘，400°C下恒溫0.5小時，400°C -700°c的升溫速率為5°C /分鐘，在700°C保溫2小時。
【文檔編號】B24D18/00GK104149041SQ201410384213
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】陳功, 郭兵健, 黃笑容, 徐一俊 申請人:浙江中晶科技股份有限公司