[发明专利]陶瓷浆料、陶瓷器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种陶瓷浆料、陶瓷器件及其制备方法，该陶瓷浆料，包括主体材料、凝胶剂及分散剂，主体材料包括细熔融石英粉和粗熔融石英粉两种，细熔融石英粉的中位粒径为3μm～15μm，粗熔融石英粉的中位粒径为0.2mm～3mm，凝胶剂的质量为主体材料质量的1％～5％，分散剂的质量为主体材料质量的0.1％～0.5％。上述陶瓷浆料不仅可保证制成的陶瓷器件的机械强度，且还可降低后续干燥和烧结时的收缩性，进而有效防止后续干燥和烧结时陶瓷器件的开裂，有效地提高了产品良率。该陶瓷浆料可适用于N,N‑二甲基丙烯酰胺、N,N‑亚甲基双丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺和支链淀粉等低毒性的凝胶剂，绿色环保，适合工业化大规模推广。

技术领域

本发明涉及无机非金属材料技术领域，特别是涉及一种陶瓷浆料、陶瓷器件及其制备方法。

背景技术

随着化石能源危机的加剧，新的可持续发展的能源产业受到了全球的关注并获得了快速发展。太阳能作为一种清洁且用之不尽的能源得到了极大关注，太阳能产业近年来发展迅猛，我国的太阳能产业也在近些年来获得了快速发展，目前年新增太阳能电站装机容量和太阳能电池组件产量均居世界首位。晶硅作为太阳能电池的核心材料之一，随着太阳能产业的发展其产能也不断提升。熔融石英陶瓷坩埚因其极低的线膨胀系数、高耐热冲击性、耐酸碱腐蚀、介电常数低等优良性质，成为了多晶硅铸锭生产时不可替代的关键性耗材。

目前工业领域制备熔融石英陶瓷坩埚主要采用注浆法和凝胶注模成型工艺。注浆法受其工艺原理限制，存在成型周期长、素坯结构均匀性差及强度低、适用模具范围小等缺点，导致生产周期长、良品率低，生成成本较高。凝胶注模成型工艺具有工艺简单、投资费用少，成型出的坯体结构致密等优良特点。然而目前国内仅有少数企业掌握熔融石英陶瓷坩埚的凝胶注模成型工艺技术，凝胶注模成型工艺技术主要面临的问题是凝胶剂通常为丙烯酰胺这一具有神经毒性的凝胶单体，长期接触对人体健康及环保不利，而采用低毒凝胶剂制备的陶瓷素坯体又易开裂，降低了产品良率。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够提高良率且能适用于低毒或无毒性凝胶剂的陶瓷浆料、陶瓷器件及其制备方法。

一种陶瓷浆料，包括主体材料、凝胶剂及分散剂，所述主体材料包括细熔融石英粉和粗熔融石英粉两种，所述细熔融石英粉的中位粒径为3μm～15μm，所述粗熔融石英粉的中位粒径为0.2mm～3mm，所述凝胶剂的质量为所述主体材料质量的1％～5％，所述分散剂的质量为所述主体材料质量的0.1％～0.5％。

上述陶瓷浆料采用粒径差异较大的两种熔融石英粉，且控制其粒径在上述范围并结合各组分配比，该陶瓷浆料的两种熔融石英粉剂相互作用且各组分协同作用，不仅可保证制成的陶瓷生坯的机械强度，且还可降低后续干燥和烧结时的收缩性，进而有效防止后续干燥和烧结时陶瓷器件的开裂，有效地提高了产品良率。

该陶瓷浆料可适用于N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺和支链淀粉等低毒性的凝胶剂，制成的陶瓷生坯的机械强度高、开裂少，因此可有效避免采用丙烯酰胺作为凝胶剂危害人体健康及环保的问题，因此该陶瓷浆料绿色环保，适合工业化大规模推广。

在其中一个实施例中，所述细熔融石英粉和所述粗熔融石英粉的质量比为(0.33～2):1。

在其中一个实施例中，所述凝胶剂为N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺和支链淀粉中的至少一种；

且当所述凝胶剂含有N,N-二甲基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和羟甲基丙烯酰胺中的至少一种时，所述陶瓷浆料还包括引发剂，所述引发剂的质量为所述凝胶剂质量的0.2％～3％。

在其中一个实施例中，所述凝胶剂为N,N-二甲基丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺的混合物，或所述凝胶剂为羟甲基丙烯酰胺和N,N-亚甲基双丙烯酰胺的混合物。

在其中一个实施例中，所述引发剂为偶氮二异丁腈、过硫酸铵、过硫酸钾和过硫酸钠中的至少一种。