一种轻质隔音保温多孔陶瓷材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种陶瓷材料，特别涉及一种轻质隔音保温多孔陶瓷材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]高纯度的石英材料(99.999%)是半导体设备中的关键部件，可以做
扩散炉管、硅片的转移工具、清洗槽等等，使用非常广泛。石英晶锭材料经过切割、平磨和钻孔加工等多道工序，最终加工成成品的工序中，约50%左右的原料是变成废料。
[0003]目前，传统的闭孔性多孔陶瓷材料多采用废旧玻璃和钾钠长石等材料
和发泡剂高温烧结而成。由于钾钠长石中存在氧化镁和氧化钙等多种成分，且粉料球磨后的细度一般在40微米左右，配料混合均匀性差，所以在1200度左右熔融后黏度的黏度均匀性差，发泡剂发泡后造成孔与孔之间的玻璃层厚度不均匀，导致多孔陶瓷材料的体积密度一般在0.5-1.0 g/cm3之间。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种轻质隔音保温多孔陶瓷材料，将石英废料变废为宝，进行二次利用，同时减少了废物处理对环境造成的污染问题。
[0005]本发明还提供了上述材料的制备方法，简单易行，适合工业化生产。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
一种轻质隔音保温多孔陶瓷材料，其特征在于，由以下质量百分比计的原料混合制成:石英废料85-90%，碳酸钾3-8%，碳酸钠1-5%，发泡剂1_3%。
[0007]本发明旨在将石英废料变废为宝，进行二次利用，利用石英材料在1000到1200度之间熔融的特性，外加其他材料，通过合适的材料配比和球磨工艺，以及特殊的发泡工艺(烧结工艺)，制备出轻质隔音保温多孔陶瓷材料，同时减少了废物处理对环境造成的污染冋题。
[0008]半导体石英废料经过平磨工艺后，颗粒粒度一般在3到5微米左右，再添加少量碳酸钾、碳酸钠熔融助剂，同时引入发泡剂，在立式球磨机内充分球磨混合，通过冷等静压成型工艺压制而成的坯料，在高温下烧结，石英熔融体黏度可控性强，发泡后的多孔陶瓷孔径可以有效控制，且孔与孔之间的玻璃层壁薄，相比传统的多孔闭孔陶瓷材料，体积密度更低。
[0009]作为优选，所述碳酸钾的颗粒细度为1-3微米。
[0010]作为优选，所述碳酸钠的颗粒细度为1-3微米。
[0011 ] 作为优选，所述发泡剂选自碳化硅、氮化硅中的一种或两种。
[0012]作为优选，所述发泡剂的颗粒细度为0.1-0.5微米。
[0013]作为优选，所述石英废料的纯度在99.999%，颗粒细度在3_5微米。
[0014]一种轻质隔音保温多孔陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤: (I)材料准备:按比例称取原料各组分:石英废料、碳酸钾、碳酸钠及发泡剂，称取原料总重量30-50%的蒸馏水，称取原料总重量1-3%的聚乙烯醇；
(2 )混合球磨:将原料各组分、蒸馏水及聚乙烯醇倒入立式球磨机内持续搅拌30-60min，充分混合均匀，得到陶瓷浆料；
(3)造粒:陶瓷浆料经过喷雾造粒塔进行喷雾造粒，制备成粒度在0.3-0.5毫米范围的陶瓷颗粒；
(4)冷等静压成型:将造好粒的陶瓷粉料在装入模具，在50-80MPa的压力下冷等静压成型，然后自然卸压，得毛坯体；
(5)烧结:毛坯体在高温燃气炉内，经高温烧结后得产品。
[0015]作为优选，所述高温烧结步骤各阶段的参数控制为:
①室温升温至210°C，时间在2-6h；
②210°C维持1-2小时；
③210°C升温至650°C，时间在3-5h；
④650°C维持2-3小时；
⑤650°C升温至 1100-1200°C，时间在 l_3h ；
⑥1100-1200°C维持1-2小时；
⑨自然冷却至室温。
[0016]采用本发明特殊的烧结工艺才能保证发泡剂充分发泡，形成孔径均匀的气孔。
[0017]本发明的创新点如下:
I)、传统的多孔陶瓷坯体化学组成中为非连续性玻璃体，由高温下玻璃熔体的黏度均匀性差，造成发泡后陶瓷中气孔均匀差，甚至出现大的气孔。本发明选用了半导体陶瓷领域用的高纯度(99.999%)超细(3-5微米)石英废料为主要原材料，保证了高温下熔体黏度的均匀性和稳定性。同时添加少量钾盐和钠盐来调节高温熔体的黏度，发泡后的泡沫陶瓷壁薄质轻、气孔均匀细密。
[0018]2)、本发明采用立式湿法球磨工艺，造粒和冷等静压成型工艺，将各种原料细化和均质化处理，形成了一套成熟的均化处理技术，保证了坯体在高温烧结过程中大量均匀的微气孔(0-0.3mm)的形成，可以使多孔陶瓷的体积密度< 0.3g/cm3，而传统的多孔陶瓷体积密度在0.5-1.0 g/cm3之间ο
[0019]3)、传统的泡沫多孔陶瓷成型工艺一般为注浆法和干压成型，成型后的坯体内部密度均匀性差，从而导致高温发泡后，气孔不均匀。而本发明采用冷等静压成型工艺，其特点是通过液体传递压力，从而达到坯体密度的一致性，有效保证了高温烧结中气泡的均匀性。另外通过冷等静压成型的坯体坯体致密，高温下的发泡剂挥发的气体不容易冲出坯体内部，从而形成细小致密的气孔。
[0020]本发明的有益效果是:
1.本发明制备的轻质隔音保温多孔陶瓷材料，变废为宝，有效降低了石英废料处理对环境造成的负担，并且大大节约了成本。
[0021]2.本发明制备的轻质隔音保温多孔陶瓷材料，是传统的多孔陶瓷材料的体积密度1/3到1/2，具有更优良的隔音性能和保温性能。
【具体实施方式】
[0022]下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
[0023]本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
[0024]石英废料为杭州大和热磁电子有限公司提供，是半导体级石英产品加工切削过程中产生的废料，石英废料的纯度在99.999%，颗粒细度在3-5微米。
[0025]本发明的原料碳酸钾的颗粒细度为1-3微米，碳酸钠的颗粒细度为1-3微米，发泡剂的颗粒细度为0.1-0.5微米。
[0026]实施例1:
一种轻质隔音保温多孔陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤:
(I)材料准备:按比例称取原料各组分:石英废料85%，碳酸钾8%，碳酸钠5%及碳化硅2%，称取原料总重量30%的蒸馏水，称取原料总重量1%的聚乙烯醇。
[0027](2)混合球磨:将原料各组分、蒸馏水及聚乙烯醇倒入立式球磨机内持续搅拌30min，充分混合均匀，得到陶瓷浆料。
[0028](3)造粒:陶瓷浆料经过喷雾造粒塔进行喷雾造粒，制备成粒度在0.3-0.5毫米范围的陶瓷颗粒。
[0029](4)冷等静压成型:将造好粒的陶瓷粉料在装入模具，在50MPa的压力下冷等静压成型，保压2min，然后自然卸压，得毛坯体。
[0030](5)烧结:毛坯体在高温燃气炉内，经高温烧结后得产品。
[0031]高温烧结步骤各阶段的参数控制为:
①室温升温至210°C，时间在2h；
②210°C维持