[发明专利]生产线、方法、以及烧结制品

说明书

生产线包括引导穿过炉的生坯材料带，以使得炉子烧尽有机粘合剂材料，并随后使得所述带部分烧结，而且不使用定位器板。由生产线获得的烧结制品可以是薄的且具有相对大的表面积；并且，在基本未抛光的情况下具有非常少的烧结引起的表面缺陷。在部分烧结的带通过生产线上的第二炉时，可以对部分烧结的带施加张力，以对所获得的烧结制品进行成形。炉优选是垂直定向，并且优选连续操作。优选陶瓷材料用于形成所述带。

本申请依据35 U.S.C.§119要求于2015年6月29日提交的系列号为62/185,950的美国临时申请的优先权的权益，本文以该申请的内容为基础并将其通过引用全文纳入本文。

本公开的方法大体涉及用于对生坯带(例如，包含以有机粘合剂结合的多晶陶瓷细粒的生坯带)进行烧结的方法、以及烧结制品(例如，由该方法制造的陶瓷片材或带)。

制品(如陶瓷薄片、陶瓷带或陶瓷带状物)具有许多潜在的用途，例如用作波导，当陶瓷透光时，用作可涂覆或层压的基材，并集成在电池和其它部件中，或用作其他应用。该制品可以通过以下方式制造：形成烧结材料的大锭、将材料切割为长条或板材，并且将相应的制品抛光为所需形式和表面质量。抛光有助于去除制品表面上的瑕疵或缺陷，但是耗费时间和资源。

该制品还可以通过带浇铸、凝胶浇制、或包括生坯带烧结(例如在以机粘合剂结合的无机细粒条带的烧结)的其它工艺来制造。生坯带通常放置在称为定位器板的表面上，并且置于炉内，所述炉烧尽有机粘合剂并使得无机细粒烧结。定位器板通常由可耐受烧结过程的耐火材料形成。当去除粘合剂时，定位器板对带进行支承。

申请人观察到烧结引起生坯带收缩，在收缩期间在整个定位器板上对其自身一部分进行拉拽。结果是所获得的烧结制品的受支承侧具有从定位器板的耐火材料转移至烧结制品的表面缺陷，例如拉拽槽、烧结碎屑、杂质斑块等。图1和图2显示出在烧结的陶瓷制品110、210上的表面缺陷112、212(例如在烧结期间由定位器板引起的缺陷)的示例。申请人认为这些缺陷通过提供应力集中和裂纹引发的位点来降低各制品的强度。

此外，当制造越来越薄的烧结制品(例如，片材、带、带状物)时，申请人认为在某些时刻，烧结制品可能变得过薄而使其难以抛光。因此，对于这样的制品，本领域普通技术人员可能无法去除烧结过程中由定位器板引起的表面缺陷或由切割引起的缺陷。类似地，对于更厚一些但仍很薄的烧结制品，申请人认为在某些时刻制品具有太多的表面积进行抛光。具有大表面积的易碎和/或薄的片材的传统抛光设备的控制可能变得笨拙和/或不切实际。因此，使用常规制造方法不能获得具有通常与抛光相关的质量(例如平坦度、平滑度和/或无缺陷表面)的薄制品，特别是具有相对较大表面积的那些制品尤为如此；和/或因为在克服制造难题和每件物品的相关成本方面的极大的不利因素，本领域普通技术人员可能避免尝试制造该制品。

存在对用于制造制品(如多晶陶瓷、金属、或可烧结的其它材料的带或片材)的设备和制造方法的需求，其中，所述制品可以高效地制造(如没有过多抛光)，但是同样具有良好的机械性质(例如由于具有极少的表面缺陷而具有该性质)。该制品可以用作基材(如，电池中的基材、印刷电路板上的基材)，用作显示器的覆盖片(如用于手持装置)，或者可是其它用途的制品。发明内容

申请人发现了从烧结生坯带的工艺中去除定位器板的技术，其中所得到的烧结制品可以是未抛光的，但是可以具有良好的机械性能。在一些实施方式中，本文所公开的技术涉及连续的生产线，其中，连续带包括含有由有机粘合剂保持在一起的无机颗粒的生坯区段。在生产线上，将生坯区段引导至第一加热位置以将粘合剂烧尽(burn off)或烧成炭(char)，形成相同带的未结合区段。接着，沿着生产线，使得未结合区段通过第二加热位置，用于使得无机颗粒至少部分烧结。第一和第二加热位置可以通过生产线上相同或不同的炉进行加热。如果带在第二加热位置仅处部分烧结，则生产线上可以有额外的加热位置以对带进行进一步处理，例如用于完成带的烧结的第三加热位置。在第二加热位置的部分烧结可使得对带施加张力，用于在第三加热位置进一步烧结，其中张力使带保持平坦，从而有利于特别平坦的烧结片材和/或烧结引起的表面缺陷极少的烧结片材。