[发明专利]静电耗散陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷材料的技术领域，该陶瓷材料具有静电电荷安全放电的静电耗散性能。

背景技术

静电在人们的日常生活和生产工作中无处不在，只要存在相互摩擦、接触和分离，就必然会产生静电和静电释放。

在科学技术高速发展的时代，各种微电子、光电子器件的应用日益广泛，静电释放(ESD)会改变半导体元件的电性能，降低其性能甚至造成破坏。静电释放会引起电子系统的紊乱，造成仪器设备故障或失灵。此外，静电释放产生静电火花，成为易燃易爆品生产中的安全隐患，静电电荷还吸附灰尘，污染环境。因此，静电释放在各工业领域造成巨大的经济损失，据统计，每年仅电子工业中因静电释放所造成的经济损失就达千亿美元。

目前，静电危害已引起人们的高度重视，对静电保护的要求也越来越高。目前应用和研究最多的防静电材料，大多是在聚合物中添加金属和碳黑等导电材料制成，无法满足一些工装、工具对制造材料的强度和硬度要求，也难以解决这些材料自身存在的易老化、耐磨性差、耐腐蚀性差等问题。而目前销售的静电耗散陶瓷制品，都是在氧化锆基体中添加氧化物导体或半导体材料作为电阻调节剂，产品机械物理性能较差，生产技术难度高，成本高，导致产品价格非常昂贵。

发明内容

本发明涉及一种静电耗散陶瓷，通过在氧化锆或氧化铝或氧化锆和氧化铝混合物基体中添加碳化钛作为电阻调节剂，所用材料为(1)氧化锆含量70～90％重量百分比，碳化钛含量10～30％重量百分比；(2)氧化铝含量70～90％重量百分比，碳化钛含量10～30％重量百分比；(3)氧化锆含量20～60％重量百分比，氧化铝含量20～60％重量百分比；碳化钛含量10～30％重量百分比。经混合、成型、烧结制成静电耗散陶瓷，材料表面电阻率为10⁵～10¹⁰Ω/

本发明所制造的静电耗散陶瓷，制造工艺简单，性能稳定，可按如下方法进行制造：

第一步，将基体材料与碳化钛按70～90∶30～10重量比例混合均匀；

第二步，对混合好的粉料进行机械或人工造粒；

第三步，将造粒粉在液压机、冷等静电机或采用粉末注射成型、挤出成型等方法进行成型；

第四步，将成型后的坯件放入真空烧结炉内，在真空环境或氩气气氛保护条件下，逐步升温烧结；在烧成温度1550℃～1750℃时，保温1～2小时，即获得静电耗散陶瓷；、

第五步，按制造零件的技术要求，进行适当的加工，即得到具有静电耗散性能的零件(如各种工具、工装、电子元件等)。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和效果：

(1)、所制造的静电耗散陶瓷，其静电耗散性能稳定、不变；

(2)、与以氧化物半导体材料作为电阻调节剂的静电耗散陶瓷相比，具有更好的机械物理性能，如硬度高、强度高、冲击韧性高和断裂韧性高等优点；

(3)、对生产技术和生产环境的要求相对较低，易于生产。

附图说明

图1是本发明制造的静电耗散陶瓷测量基板示意图。

图2是本发明制造的静电耗散陶瓷检测盘片示意图。

图3是防静电防磁调试批示意图。

具体实施方法

实施例1

(1)混料：78％的氧化铝粉和22％的碳化钛粉一起放入行星式混粉机中，充分混合均匀；

(2)将混合好的粉料进行造粒；

(3)用加工好的模具在液压机上压制成型；

(4)将压制好的坯件放入石墨坩埚中，埋上石英粉，一起放入真空烧结炉内进行烧结，在真空环境下逐步加温，烧成温度为1680℃，保温2小时，再逐渐降温，至室温后取出；

(5)对烧成毛坯的两端面采用金刚石砂轮磨削。

经电性能检测，产品表面电阻率为7.5×10⁸Ω/该产品可用作测量基板或半导体材料生产用托板。

实施例2

(1)混料：41.5％的氧化锆粉，40％的氧化铝粉和18.5％碳化钛粉，放入行星式混粉机中，充分混合均匀；

(2)将混合好的粉料加入一定比例的有机胶粘剂；

(3)用按零件外形尺寸设计制造的模具，在注射机上进行注射成型；

(4)对注射成型的坯件进行萃取和脱胶处理：

(5)将坯件放入石墨坩埚中，埋上石英粉，一起放入真空烧结炉内，在真空条件下加热至650℃，再充入氩气，逐步加温至1600℃，保温1小时，逐步降温至室温后取出；

(6)对工件两端面按图纸要求进行磨削加工。