本發(fā)明涉及氧化鋁陶瓷，尤其涉及一種真空吸盤用黑色氧化鋁多孔陶瓷材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著國內(nèi)科技發(fā)展，各類電子信息元器件逐漸朝著精細(xì)化、輕量化發(fā)展，更多的薄膜類產(chǎn)品的需求也在增加，然而轉(zhuǎn)運(yùn)這類材料的過程離不開真空吸盤。傳統(tǒng)的真空吸盤，多由金屬材料采用表面打孔的方式制成。這類真空吸盤孔徑較大，產(chǎn)生的吸力也更大，當(dāng)要加工小尺寸工件時(shí)，容易使工件產(chǎn)生形變，嚴(yán)重時(shí)更有可能導(dǎo)致破損。使用陶瓷真空吸盤，可以制備出均勻分布的孔徑<100μm的開孔，這類新型真空吸盤有利于加速我國半導(dǎo)體設(shè)備的自主發(fā)展。

2、進(jìn)一步地，針對(duì)高精半導(dǎo)體部件，尤其是光敏性半導(dǎo)體部件，其在生產(chǎn)與搬運(yùn)過程中對(duì)環(huán)境光線極為敏感。任何意外的光暴露都可能對(duì)光敏性半導(dǎo)體部件的性能造成不可逆轉(zhuǎn)的損害，進(jìn)而影響整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性。在此背景下，黑色氧化鋁多孔陶瓷以其卓越的光遮蔽能力脫穎而出，成為搬運(yùn)這類敏感部件的理想材料。黑色氧化鋁多孔陶瓷能夠有效阻擋環(huán)境光線，確保光敏性半導(dǎo)體部件在加工過程中免受光線干擾，從而保護(hù)其光電性能不受損害。特別是在紫外光敏感的半導(dǎo)體器件生產(chǎn)過程中，黑色氧化鋁多孔陶瓷制成的搬運(yùn)手臂能夠有效隔絕紫外線的照射，防止器件因光致效應(yīng)而性能下降，進(jìn)一步提升了生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性與可靠性，然而，如專利號(hào)為cn117585990a中所制備出的黑色氧化鋁多孔陶瓷制備過程較為復(fù)雜，且顏色無法做到純黑，且內(nèi)外顏色不一致，極大折損了有效阻擋環(huán)境光線的能力，工業(yè)化生產(chǎn)難度較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述背景技術(shù)中提到顏色純度不夠，內(nèi)外顏色不一致以及工業(yè)生產(chǎn)難度大的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種一種真空吸盤用黑色氧化鋁多孔陶瓷材料及其制備方法，制備的多孔陶瓷具有顏色均一、高抗壓強(qiáng)度、高顯氣孔率、高抗彎強(qiáng)度，而且材料制備過程簡便，便于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

2、本發(fā)明的具體技術(shù)方案為：一種真空吸盤用黑色氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：

3、1)按重量份計(jì)將4～5份氧化鋁微粉、10～11份二氧化硅微粉、7～8份著色劑與20～25份水混合后，加入0.5～1份聚丙烯酸、6～8份n-羥甲基丙烯酰胺、n，n’-亞甲基雙丙烯酰胺，球磨30～60min；

4、2)加入35～40份白剛玉粗粉、30～35份造孔劑和35～38份懸浮劑離心攪拌2～3min，重復(fù)3～5次；

5、3)加入1～1.5份過硫酸銨后攪拌均勻，倒入模具，在60～65℃下靜置30～45min；

6、4)脫模、干燥后進(jìn)行脫脂燒結(jié)，得到真空吸盤用黑色氧化鋁多孔陶瓷材料。

7、本發(fā)明以氧化鐵、三氧化二鉻、三氧化二鈷、氧化亞鎳為著色劑，并經(jīng)研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)行大量的創(chuàng)造性實(shí)驗(yàn)得出的，將著色劑各成分配比調(diào)整為氧化鐵微粉：三氧化二鉻：三氧化二鈷：氧化亞鎳＝(2.8～3.2)：(1.8～2.2)：(1.3～1.5)：(0.4～0.6)時(shí)，可以在燒結(jié)后使得氧化鋁呈現(xiàn)內(nèi)外顏色均一的黑色，粒度較小的二氧化硅微粉自評(píng)為燒結(jié)助劑，較為容易在白剛玉骨架表面生成液相；聚丙烯酸作為分散劑，用于分散氧化鋁微粉、二氧化硅微粉與著色劑，以形成均勻一致的多孔陶瓷材料，與n-羥甲基丙烯酰胺作為有機(jī)單體，n，n’-亞甲基雙丙烯酰胺作為交聯(lián)劑，通過水系凝膠注模體系進(jìn)行注模成型，將材料的使用范圍擴(kuò)大到用于復(fù)雜形狀和高精度要求的部件制造。

8、進(jìn)一步地，步驟1)中，著色劑為重量比為(2.8～3.2)：(1.8～2.2)：(1.3～1.5)：(0.4～0.6)的氧化鐵微粉、三氧化二鉻、三氧化二鈷和氧化亞鎳。

9、進(jìn)一步地，步驟1)中，氧化鋁微粉的粒度為：d10＝0.3～0.35μm；d50＝0.5～0.55μm；d90＝3～3.1μm。

10、進(jìn)一步地，步驟1)中，二氧化硅微粉的粒度為：d10＝0.8～0.85μm；d50＝1～1.05μm；d90＝5～5.2μm。

11、進(jìn)一步地，步驟2)中，白剛玉粗粉為電熔白剛玉，粒度為：d10＝10～11μm；d50＝15～16μm；d90＝25～26μm。

12、進(jìn)一步地，步驟2)中，造孔劑為聚甲基丙烯酸甲酯，球狀石墨，工業(yè)淀粉中的一種或幾種，粒度為：d10＝30～40μm；d50＝45～55μm；d90＝55～70μm，造孔劑在脫脂過程中會(huì)燃燒并以氣體形式被排除，在原位留下孔隙，本方法結(jié)合燒結(jié)法和模板法，可以得到高顯氣孔率的多孔陶瓷。

13、進(jìn)一步地，步驟2)中，懸浮劑為濃度為5～6wt％的聚乙烯醇、聚氧化乙烯水溶液中的一種或幾種，懸浮劑的使用，可以避免白剛玉粗粉的快速沉降。

14、作為優(yōu)選，離心攪拌使用工業(yè)級(jí)自轉(zhuǎn)-公轉(zhuǎn)離心攪拌機(jī)快速混合所有漿料，使用該方法可以在混合的同時(shí)為漿料脫泡，且能顯著提升高粘度漿料的分散性，并進(jìn)一步防止?jié){料固化時(shí)白剛玉的沉降。

15、進(jìn)一步地，步驟4)中，干燥過程為，在40～45℃、相對(duì)濕度為80～85％下干燥24～30h后，在60～65℃、相對(duì)濕度為40～45％下干燥24～30h，最后在80～85℃、相對(duì)濕度為20～25％下干燥24～30h。

16、進(jìn)一步地，步驟4)，脫脂燒結(jié)的溫度為1400～1450℃，脫脂燒結(jié)的時(shí)間為2～3h。

17、進(jìn)一步地，一種根據(jù)上述真空吸盤用黑色氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法所制備的真空吸盤用黑色氧化鋁多孔陶瓷材料。

18、與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，本發(fā)明的有益效果是：

19、1)本發(fā)明制備的的氧化鋁多孔陶瓷孔隙率達(dá)到30～40％，開口孔分布大小均勻，且材料彎曲強(qiáng)度≥100mpa，比傳統(tǒng)氧化鋁多孔陶瓷性能有大幅提升，適用于半導(dǎo)體行業(yè)中氧化鋁多孔陶瓷真空吸盤。

20、2)著色劑種類及配比的選擇，可以加工出顏色內(nèi)外均一的黑色氧化鋁多孔陶瓷，拓寬材料的應(yīng)用領(lǐng)域。

21、3)對(duì)陶瓷素坯進(jìn)行粗加工，可降低燒結(jié)后精加工成本，精簡工藝流程，便于工業(yè)化生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)安全性，同時(shí)降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染。

技術(shù)特征：

1.一種真空吸盤用黑色氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空吸盤用黑色氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟1)中，著色劑是重量比為(2.8～3.2)：(1.8～2.2)：(1.3～1.5)：(0.4～0.6)的氧化鐵微粉、三氧化二鉻、三氧化二鈷和氧化亞鎳。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空吸盤用黑色氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟1)中，氧化鋁微粉的粒度為：d10＝0.3～0.35μm；d50＝0.5～0.55μm；d90＝3～3.1μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種真空吸盤用黑色氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟1)中，二氧化硅微粉的粒度為：d10＝0.8～0.85μm；d50＝1～1.05μm；d90＝5～5.2μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空吸盤用黑色氧化鋁多孔臺(tái)詞材料的制備方法，其特征在于，步驟2)中，白剛玉粗粉為電熔白剛玉，粒度為：d10＝10～11μm；d50＝15～16μm；d90＝25～26μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種真空吸盤用黑色氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟2)中，造孔劑為聚甲基丙烯酸甲酯，球狀石墨，工業(yè)淀粉中的一種或幾種，粒度為：d10＝30～40μm；d50＝45～55μm；d90＝55～70μm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空吸盤用黑色氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法，其特征在，步驟2)中，懸浮劑為濃度為5～6wt％的聚乙烯醇、聚氧化乙烯水溶液中的一種或幾種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空吸盤用黑色氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟4)中，干燥過程為，在40～45℃、相對(duì)濕度為80～85％下干燥24～30h后，在60～65℃、相對(duì)濕度為40～45％下干燥24～30h，最后在80～85℃、相對(duì)濕度為20～25％下干燥24～30h。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空吸盤用黑色氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法，其特征在于，步驟4)，脫脂燒結(jié)的溫度為1400～1450℃，脫脂燒結(jié)的時(shí)間為2～3h。

10.一種根據(jù)權(quán)利要求1～9任一所述的真空吸盤用黑色氧化鋁多孔陶瓷材料的制備方法所制備的真空吸盤用黑色氧化鋁多孔陶瓷材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及氧化鋁陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種真空吸盤用黑色氧化鋁多孔陶瓷材料及其制備方法，通過對(duì)著色劑的種類和配比、造孔劑的種類和用量作出選擇，制備傳統(tǒng)陶瓷材料的優(yōu)秀性能的黑色氧化鋁多孔陶瓷，為高精半導(dǎo)體部件的生產(chǎn)提供了更可靠的解決方案，對(duì)于推動(dòng)我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

技術(shù)研發(fā)人員：魯欽汗,馬玉琦
受保護(hù)的技術(shù)使用者：杭州大和江東新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/28