TWI782690B

TWI782690B - 氣浮組件及其製法

Info

Publication number: TWI782690B
Application number: TW110132700A
Authority: TW
Inventors: 黃昭竣; 何嘉哲; 陳泰甲
Original assignee: 中國砂輪企業股份有限公司
Priority date: 2021-09-02
Filing date: 2021-09-02
Publication date: 2022-11-01
Also published as: CN115724682A; CN115724682B; TW202311114A

Abstract

本發明提供一種氣浮組件及其製法。該製法包括：步驟(A)：齊備陶瓷生胚；步驟(B)：燒結陶瓷生胚以獲得燒結體，燒結體具有相連的上、下部區域，上、下部區域中具有複數孔洞；步驟(C)：將包含賦形劑的表面處理劑施加於上部區域的頂面，表面處理劑的一部分覆蓋於該頂面形成表面處理層，其餘的表面處理劑從頂面延伸至上、下部區域的界面形成表面節流層，該下部區域形成基底層，以獲得複合多孔陶板；其中，該複合多孔陶板包含該表面處理層、該表面節流層和該基底層；步驟(D)：將複合多孔陶板設置於具有氣體供給口的基座上，以得到該氣浮組件。

Description

氣浮組件及其製法

本發明係有關於一種非接觸式載具，尤其是一種利用氣體形成氣墊的氣浮組件及其製法。

於超精密加工技術中，無論是定位的精確性或是支承部件的穩定性、滑動部件的平順性等皆需要比傳統加工技術更精確的力學控制。因此，可提供空氣流作為與工件之間潤滑劑的氣浮組件，由於沒有和工件直接接觸，而得以降低氣浮組件和工件之間的磨擦力、進而具有產熱少、磨損程度降到最低，確保高精度產出等優點。一般而言，氣浮組件通常分為使用孔口板(orifice)或多孔介質(porous media)製成的部件以使氣體能流動。其中，例如氣體靜壓軸承(aerostatic bearing)係利用如壓縮機等外部加壓的方式使氣體通過節流器導入軸承內再從孔穿出以形成一氣墊並產生靜壓力而得以負載工件，因此，氣墊的剛度和氣墊的均勻性對於氣體靜壓軸承的負載能力至關重要。

雖然，韓國發明專利第101149350號已揭露一種具有雙層多孔結構的真空吸盤用陶瓷材料，其係先由陶瓷原料粉末燒結出具有粗孔的支持層，再於該支持層之其中一表面塗佈混合有另一陶瓷原料粉末和用以形成球形微孔的球形造孔劑的漿料，接著再次進行加熱燒結使所述漿料形成具有較小孔徑的吸附層，而獲得支持層和吸附層可相通之真空吸盤用陶瓷材料；然而，前述製備程序中需加熱燒結多次而相當耗能，且前述吸附層之微孔的孔徑優選為5微米(μm)至50 μm，前述支持層之粗孔的孔徑優選為10 μm至40 μm，因此，該雙層多孔結構的陶瓷材料由於孔徑過大，搭配給氣系統使用時容易發生氣槌(air-hammer)振動現象，故該雙層多孔結構的陶瓷材料僅適用於真空吸盤，仍無法作為應用於氣浮平台、氣浮滑軌與空氣軸承等的氣浮組件。

另外，申請人已於前幾年開始進行一些相關研究，如中華民國發明專利第I656108號提供一種多孔陶板及其製備方法。該製備方法是將欲形成不同孔徑的陶瓷生胚分層疊置後再一次燒結，最終可獲得透氣性佳之具有多層結構的多孔陶板；由於所述多孔陶板的表層陶瓷層的平均孔徑介於0.3 μm至10 μm，該底層陶瓷層的平均孔徑介於20 μm至3000 μm，故較大的孔徑可讓氣阻減小、提供較大吸附力，格外適合應用於真空吸盤。雖然前述多孔陶板同樣可應用於非接觸式應用設備，然因所述多孔陶板的孔洞尺寸仍不夠小，使其能承載的工件之重量受到極大限制，無法滿足各式工件的需求。再者，若僅靠燒結的方式，亦難有效降低表層陶瓷層的平均孔徑。

有鑑於上述多孔陶瓷材料無法直接應用於氣浮組件的缺陷，本發明之目的在於提供一種氣浮組件的製法，其所製得的氣浮組件可提供壓力均勻的氣墊層，故能避免氣鎚振動現象，且同時可以承載高重量的物件。

本發明之另一目的在於提供一種氣浮組件的製法，其工序簡單且搭配使用的原料成本便宜，故能降低製造成本，進而更具商業產品的開發潛力。

為達成前述目的，本發明提供一種氣浮組件的製法，其包含步驟(A)至步驟(D)。步驟(A)：齊備一陶瓷生胚，其中，該陶瓷生胚包含的原料之平均粒徑為大於或等於0.05 μm且小於或等於3.0 μm。步驟(B)：燒結該陶瓷生胚，以獲得一燒結體，其中，該燒結體具有相連的一上部區域及一下部區域，該上部區域和該下部區域中具有複數孔洞。步驟(C)：將一表面處理劑施加於該燒結體的上部區域的一頂面，該表面處理劑的一部分覆蓋於該頂面形成一表面處理層，該表面處理劑的其餘部分從該頂面延伸至該燒結體的上部區域和下部區域之間的界面形成一表面節流層，該燒結體的下部區域形成一基底層，以獲得一複合多孔陶板；其中，該表面處理劑包含一賦形劑；該複合多孔陶板由上而下依序包含該表面處理層、該表面節流層和該基底層，該表面處理層具有複數小孔，且該等小孔的平均孔徑小於0.3 μm，該基底層的平均孔徑小於或等於1 μm。步驟(D)：將該複合多孔陶板設置於一基座上，以得到該氣浮組件；其中，該基座具有一氣體供給口，該氣體供給口與該下部區域的孔洞、該上部區域的孔洞和該等小孔相通。

本發明藉由採用不須進行高溫燒結的表面處理劑施加於該燒結體的上部區域的頂面，因此，本發明可節約能源且原料成本便宜，故能大幅降低製造成本。同時，本發明透過部分的表面處理劑從該頂面往該燒結體的下部區域的方向延伸至燒結體的上部區域，直至該燒結體的上部區域和下部區域之間的界面，故可使分布於燒結體上部區域的多個孔洞之部分體積被表面處理劑佔據而縮小原有的孔洞尺寸，而讓所述表面節流層具有夠小的孔徑，使得由前述孔洞出來的氣流可以更均勻地分佈在複合多孔陶板的表面上，而能避免發生氣鎚振動現象，亦可避免氣浮組件失穩而能承載更高重量的工件。再者，由於該表面處理劑從該上部區域的頂面往下延伸，因此隨著該燒結體的上部區域之深度漸增，該表面處理劑能佔據孔洞體積的量漸少，因此從該表面節流層的平均孔徑至該基底層的平均孔徑漸增(即維持燒結體原有的孔洞型態及其體積)，故可確保該複合多孔陶板的通氣順暢。

較佳的，於該步驟(A)中，該陶瓷生胚包含的原料包含一金屬氧化物、一矽化物、一碳化物或其任一組合，但不限於此。

具體而言，所述金屬氧化物可包括鐵(Fe)、錳(Mn)、鉻(Cr)、鈷(Co)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、銅(Cu)、鋁(Al)等金屬的氧化物，但不限於此。例如，鐵氧化物包括氧化亞鐵(FeO)、三氧化二鐵(Fe ₂O ₃)等，但不限於此；錳氧化物包括一氧化锰(MnO)、四氧化三锰(Mn ₃O ₄)、三氧化二锰(Mn ₂O ₃)、二氧化锰(MnO ₂)等，但不限於此；鉻氧化物包括一氧化鉻(CrO)、三氧化二鉻(Cr ₂O ₃)、三氧化鉻(CrO ₃)等，但不限於此；鈷氧化物包括一氧化鈷(CoO)、三氧化二鈷(Co ₂O ₃)、四氧化三鈷(Co ₃O ₄)等，但不限於此；銅氧化物包括氧化亞銅(Cu ₂O)、氧化銅(CuO)等，但不限於此；鋁氧化物包括三氧化二鋁(Al ₂O ₃)。依據上述金屬氧化物之性質，可調整燒結體整體的導電率或機械強度等性質。舉例而言，為了調整導電率，所述原料可包括鐵氧化物、銅氧化物、錳氧化物等金屬氧化物，但不限於此；較佳的，所述原料所含的鐵氧化物含量佔所述原料總重的20重量百分比(wt%)以上；更佳的，所述原料所含的鐵氧化物含量佔所述原料總重的30 wt%至80 wt%。較佳的，所述原料所含的銅氧化物含量佔所述原料總重的0.01 wt%以上；更佳的，所述原料所含的銅氧化物含量佔所述原料總重的0.01 wt%至50 wt%。為了調整機械強度，所述原料可包括錳氧化物、鈷氧化物、鎂氧化物等金屬氧化物，但不限於此；較佳的，所述原料所含的錳氧化物含量佔所述原料總重的0.01 wt%以上；更佳的，所述原料所含的錳氧化物含量佔所述原料總重的0.01 wt%至80 wt%。較佳的，所述原料所含的鈷氧化物含量佔所述原料總重的0.01 wt%以上；更佳的，所述原料所含的鈷氧化物含量佔所述原料總重的0.01 wt%至50 wt%。為了增加機械強度和化學耐受性，所述原料可包括鋁氧化物等金屬氧化物，但不限於此；較佳的，所述原料所含的鋁氧化物含量佔所述原料總重的20 wt%以上；更佳的，所述原料所含的鋁氧化物含量佔所述原料總重的30 wt%至80 wt%。

具體而言，所述矽化物可包含二氧化矽(SiO ₂)、氮化矽(Si ₃N ₄)，但不限於此。

具體而言，所述碳化物可包括碳化矽(SiC)、碳化鋯(ZrC)、碳化鎢(WC)等，但不限於此。

在一些具體實施態樣中，該步驟(A)中的該陶瓷生胚包含的原料可更包括容易被燒失或分解而產生孔洞的造孔填充劑，例如：碳酸鈣(CaCO ₃)、碳酸鎂(MgCO ₃)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate)，PMMA)、或聚苯乙烯(polystyrene，PS)等，但不限於此。或者，在一些具體實施態樣中，該步驟(A)中的該陶瓷生胚包含的原料可更包括一增稠劑，例如：澱粉(starch)、甲基纖維素(methyl cellulose)等，但不限於此。藉由在該等原料中添加增稠劑，有助於使所述原料中的各成分混合均勻，進而提升所述燒結體的孔隙均勻性；此外，增稠劑通常為可被燒失之材料，亦可提升所述燒結體之孔隙率與通氣性。此外，在不影響本發明之氣浮組件的製法的效果之情況下，還可以視不同使用需求，將在該陶瓷生胚包含的原料中添加其他輔助添加劑，例如黏結劑、熱膨脹控制劑、導電控制劑、靜電防止劑、機械強度控制劑、摩擦係數調整劑或其任一組合等，但不限於此。

較佳的，於該步驟(A)中，該陶瓷生胚包含的原料之平均粒徑為大於或等於0.3 μm且小於或等於0.8 μm；更佳的，該陶瓷生胚包含的原料之平均粒徑為大於或等於0.3 μm且小於或等於0.5 μm。

依據本發明，該陶瓷生胚可由前述原料先混合均勻後，經過注射成型、加壓成型、擠出成型、或壓延成型等成型方式製得，但不限於此。

較佳的，該步驟(B)中的燒結溫度為700°C至1200°C。上述範圍之燒結溫度，能減低能源之消耗，同時能使燒結後所得的燒結體之良率更提升。

在一些實施態樣中，該燒結體的平均厚度(即該上部區域及該下部區域的總厚度)可大於或等於500 μm且小於或等於10000 μm(即10毫米(mm))，但不限於此。較佳的，該燒結體的平均孔徑可大於或等於0.2 μm且小於1 μm，但不限於此。

較佳的，該表面處理劑所含的賦形劑可包括碳粉(石墨粉)或二氧化鈦(TiO ₂)，但不限於此。

較佳的，該表面處理劑可更包含稀釋劑、溶劑、樹脂等，但不限於此。其中，所述稀釋劑用於幫助該表面處理劑具有更適當的黏度。

依據本發明，於該步驟(C)中，施加該表面處理劑的方式包含含浸(impregnation)、加壓滲透(pressurized seepage)、負壓滲透(negative-pressure seepage)、刮塗、或噴塗(spray coating)，但不限於此。

具體而言，當採用含浸方式時，可採用直接含浸法，但不限於此。較佳的，此時的表面處理劑具有0.1毫帕斯卡秒(mPa‧s)至25帕斯卡秒(Pa‧s)的黏度。在一些實施態樣中，該表面處理劑還可包含一溶劑使其能調整至適合含浸的黏度；舉例而言，該溶劑可以是水、丙酮、酒精、煤油、甲苯、環己烷、正庚烷、或其組合，但不限於此。

具體而言，當採用加壓滲透方式時，該壓力可為大於1.013巴(bar)且小於或等於2000 bar，但不限於此。較佳的，此時的表面處理劑具有0.1 mPa‧s至250 Pa‧s的黏度。在一些實施態樣中，該表面處理劑還可包含一溶劑使其能調整至適合加壓滲透的黏度；舉例而言，該溶劑可以是水、丙酮、酒精、煤油、甲苯、環己烷、正庚烷、或其組合，但不限於此。

具體而言，當採用負壓滲透方式時，該壓力可為大於或等於10 ^-5托(torr)且小於760 torr，但不限於此。較佳的，此時的表面處理具有0.1 mPa‧s至150 Pa‧s的黏度。在一些實施態樣中，該表面處理劑還可包含一溶劑使其能調整至適合負壓滲透的黏度；舉例而言，該溶劑可以是水、丙酮、酒精、煤油、甲苯、環己烷、正庚烷、或其組合，但不限於此。

具體而言，當採用噴塗方式時，可採用直接噴塗法、超音波噴塗法，但不限於此。較佳的，此時的表面處理劑具有0.1 mPa‧s至10 Pa‧s的黏度。在一些實施態樣中，該表面處理劑還可包含一溶劑使其能調整至適合噴塗的黏度；舉例而言，該溶劑可以是水、丙酮、酒精、煤油、甲苯、環己烷、正庚烷、或其組合，但不限於此。

較佳的，該複合多孔陶板係以膠結或鑲嵌等方式與該基座相接，但不限於此。

本發明另提供一種如前述氣浮組件之製法所製備而得的氣浮組件。

本發明之另一目的在於提供一種氣浮組件。該氣浮組件包括：一基座以及一複合多孔陶板。該基座具有一氣體供給口。該複合多孔陶板由上而下依序包含：一表面處理層、一表面節流層和一基底層。該表面處理層包含一表面處理劑，該表面處理劑包含一賦形劑，該表面處理層具有複數小孔，且該等小孔的平均孔徑小於0.3 μm；該表面節流層包含一陶瓷燒結體的一上部區域和另一表面處理劑，該另一表面處理劑和該表面處理層中的表面處理劑相同，該上部區域中具有複數孔洞，且該上部區域的孔洞中充填有該另一表面處理劑；以及，該基底層設置於該表面節流層和該基座之間，該基底層包含該陶瓷燒結體的一下部區域，該上部區域和該下部區域相連；該下部區域中具有複數孔洞，該基底層的平均孔徑小於或等於1 μm；其中，該基座的氣體供給口與該下部區域的孔洞、該上部區域的孔洞和該等小孔相通。

較佳的，該複合多孔陶板的整體孔隙率係25%至50%，但不限於此；更佳的，該複合多孔陶板的整體孔隙率係30%至40%。

較佳的，該基底層的平均孔徑大於或等於0.1 μm且小於1.0 μm，但不限於此；更佳的，該基底層的平均孔徑大於或等於0.2 μm且小於或等於0.5 μm。

依據本發明，該表面節流層的平均孔徑小於該基底層的平均孔徑。較佳的，該表面節流層的平均孔徑大於或等於0.05 μm且小於0.2 μm，但不限於此；更佳的，該表面節流層的平均孔徑大於或等於0.05 μm且小於或等於0.1 μm。

依據本發明，該表面處理層的平均孔徑小於該基底層的平均孔徑，該表面處理層的平均孔徑小於或等於該表面節流層的平均孔徑。較佳的，該表面處理層的平均孔徑大於或等於0.05 μm且小於或等於0.15 μm；更佳的，該表面處理層的平均孔徑大於或等於0.05 μm且小於或等於0.08 μm。

由於所述表面處理層係由前述表面處理劑施加於一陶瓷燒結體的上部區域之頂面所形成，且所述表面處理劑的一部份會成為該另一表面處理劑從該頂面往該陶瓷燒結體的下部區域之方向延伸，因此，較佳的，該表面處理層的平均厚度不大於20 μm；也就是說，該表面處理層的厚度是指表面處理層與該陶瓷燒結體的上部區域之頂面的接觸面和相對於所述接觸面的表面之垂直距離。所述表面節流層的厚度則係由所述另一表面處理劑延伸至該燒結體的深度所定義，意即，從該燒結體的上部區域之頂面至所述另一表面處理劑延伸的最末端之垂直距離就是該表面節流層的厚度，前述最末端即為該陶瓷燒結體的上部區域和下部區域之間的界面；較佳的，該表面節流層的平均厚度為5 μm至100 μm。而該燒結體的下部區域實質上不含有從該頂面延伸的所述另一表面處理劑，因此，該燒結體的下部區域之深度，即該基底層的厚度；較佳的，該基底層的平均厚度為400 μm至9995 μm。

更佳的，該表面處理層的平均厚度為3 μm至15 μm；更佳的，該表面節流層的平均厚度為5 μm至10 μm；更佳的，該基底層的平均厚度為3000 μm至6000 μm。

在一些實施態樣中，該氣浮組件的基座的底部可包含一或多個(超過一個)氣體供給口，且所述一或多個氣體供給口與一給氣管路相連通，而該給氣管路再與一給氣系統相連。在一些實施態樣中，該氣浮組件的基座的頂部可包含一或多個(超過一個)氣道，且所述一或多個氣道與前述給氣管路相連通，而該給氣管路再與一給氣系統相連。

此外，該氣浮組件的基座可以是雙層或多層的基座；藉由所述基座的組合設計，據以提供更密集的給氣管路分布，進而可提供更穩定且能支承更高荷重的氣墊層。

較佳的，該氣浮組件的基座之材質包含鋁合金、鋼、氧化鋁、碳化矽等不透氣材質，但不限於此。

較佳的，該基座的厚度並無特別限定，可依使用者需求客製化。

依據本發明，該氣浮組件的幾何結構並無特別限制，舉例而言，該幾何結構可為一圓盤、一長方體或一空心圓柱體。

依據本發明，所述氣浮組件係可應用於氣浮平台、氣浮滑軌、或氣浮軸承等，但不限於此。

在下文中，本領域技術人員可從以下實施例很輕易地理解本發明所能達到的優點及效果。因此，應當理解本文提出的敘述僅僅用於說明優選的實施方式而不是用於侷限本發明的範圍，在不悖離本發明的精神和範圍的情況下，可以進行各種修飾、變更以便實施或應用本發明之內容。

參考例 1 之氣浮組件之製法

參照中華民國發明專利第I656108號的實施例1製備本參考例之氣浮組件中的雙層多孔陶板。

首先，齊備表層陶瓷原料和底層陶瓷原料：該表層陶瓷原料包含甲基纖維素及作為金屬氧化物的鐵氧化物、錳氧化物和鉻氧化物，且鐵氧化物佔表層陶瓷原料之總重的30 wt%，錳氧化物佔表層陶瓷原料之總重的40 wt%；表層陶瓷原料中金屬氧化物之平均粒徑係為0.5 μm；該底層陶瓷原料包含甲基纖維素及作為金屬氧化物的鐵氧化物、錳氧化物和鉻氧化物，且鐵氧化物佔底層陶瓷原料總重的30 wt%，錳氧化物佔底層陶瓷原料之總重的40 wt%；底層陶瓷原料中金屬氧化物之平均粒徑係為8 μm。

接著，將所述表層陶瓷原料和所述底層陶瓷原料各自以壓延成型法輥輾成形，再將所述由表層陶瓷原料成形的生胚放置於所述由底層陶瓷原料成形的生胚之上方，兩生胚相疊形成一疊層後，將該疊層以壓延成型法輥輾成形，得到一成形後的疊層。然後，所述成形後的疊層以950°C的溫度燒結7小時，獲得了一包括表層陶瓷層和底層陶瓷層的雙層多孔陶板。該雙層多孔陶板的總厚度為5000 μm，其中，表層陶瓷層的厚度為500 μm。此外，表層陶瓷層的平均孔徑為0.5 μm，底層陶瓷層的平均孔徑為5 μm，雙層多孔陶板的整體孔隙率約為44%。

最後，將該雙層多孔陶板以膠結的方式設置於一基座上；其中，該基座的底部具有一個氣體供給口，且所述氣體供給口與一給氣管路相連通；該基座的平均厚度為5000 μm，該基座的材質為鋁合金。

實施例 1 之氣浮組件之製法

首先，齊備陶瓷生胚所包含的原料：甲基纖維素、作為金屬氧化物的鐵氧化物、錳氧化物和鉻氧化物，且甲基纖維素佔所述原料之總重的15 wt%，鐵氧化物佔所述原料之總重的30 wt%，錳氧化物佔所述原料之總重的40 wt%，鉻氧化物佔所述原料之總重的15 wt%。所述原料之粒徑為0.3 μm至1.2 μm，平均粒徑係0.5 μm。接著，將上述原料混合均勻後，以壓延成型的方式將所述原料輥輾成形，以得到一陶瓷生胚。

隨後，將該陶瓷生胚置於850°C的溫度下燒結5小時，以獲得一平均厚度為8000 μm的燒結體，其中，該燒結體具有相連的一上部區域及一下部區域，該燒結體的該上部區域和該下部區域中具有複數孔洞，且至少一部分的上部區域的孔洞和至少一部分的下部區域的孔洞彼此連通，該燒結體的平均孔徑為0.2 μm。

待前述燒結體冷卻至室溫後，將一表面處理劑施加於該燒結體的上部區域之頂面，其中，該表面處理劑包含石墨粉(賦形劑)和溶劑，且該表面處理劑的黏度為1 Pa‧s。該表面處理劑的一部分覆蓋於所述頂面上形成一平均厚度為5 μm的表面處理層；該表面處理劑的其餘部分(又稱為另一表面處理劑)從該燒結體的上部區域之頂面往下(即往該燒結體的下部區域之方向)延伸至燒結體的上部區域的該等孔洞中，直至該燒結體的上部區域和下部區域之間的界面，形成一表面節流層；而實質上不包含所述另一表面處理劑的燒結體的下部區域則成為一基底層。

請參考圖1所示的複合多孔陶板10之斷面示意圖，該複合多孔陶板10係以由下往上的次序由所述基底層11、所述表面節流層12和所述表面處理層13的三層體所構成。所述基底層11和所述表面節流層12即分別包含本發明之步驟(B)所得的燒結體的下部區域和上部區域，且該上部區域和該下部區域相連，該上部區域和該下部區域中具有複數孔洞。所述基底層11包含該燒結體中的複數金屬氧化物顆粒111，以及由該等金屬氧化物顆粒111之間所形成的多個孔洞112(即該燒結體的下部區域的該等孔洞)。所述表面節流層12是所述表面處理劑在該燒結體中的延伸區域，即所述另一表面處理劑充填在燒結體的上部區域的孔洞中，故所述表面節流層12同樣包含複數金屬氧化物顆粒111以及多個孔洞122，但表面節流層12的孔洞122與基底層11的孔洞112差異在於，多個孔洞122之部分體積充填有所述另一表面處理劑，因此，表面節流層12的孔洞122的平均孔徑小於基底層11的孔洞112的平均孔徑。所述表面處理層13則包含該表面處理劑和複數個小孔132。該複合多孔陶板10的整體孔隙率係35%。

請合併參閱圖1和圖2，經掃描式電子顯微鏡(型號：JEOL JSM-5600)觀察得知，由表面處理劑形成的表面處理層13之平均厚度為1 μm，所述表面節流層12係表面處理劑從該頂面往下延伸至深度約為2 μm至20 μm的燒結體的上部區域，該表面節流層12之平均厚度為5 μm，該基底層11之平均厚度為7995 μm；另外，該基底層11的孔洞112之平均孔徑為0.2 μm，該表面節流層12的孔洞122之平均孔徑為0.05 μm，以及該表面處理層的該等小孔132的平均孔徑為0.05 μm。

最後，將所述複合多孔陶板10以膠結方式與一基座相接，該基座與參考例1之基座相同。

請參考圖3所示的氣浮組件1之剖面示意圖，該氣浮組件1的幾何結構為一圓盤，該圓盤的外徑為50 mm。該氣浮組件1包含一基座20和設置於該基座20上的前述之複合多孔陶板10。該基座20的底部具有一個氣體供給口21，且該氣體供給口21與一給氣管路22相連通，且該基座20的頂部(即與複合多孔陶板10接觸的表面)具有多個氣道23，且該基座20的氣體供給口21與所述氣道23與複合多孔陶板10所包含的基底層的該些孔洞(即下部區域的孔洞)、表面節流層的該些孔洞(即上部區域的孔洞)、以及表面處理層包含的該些小孔相通。藉由一給氣系統(圖未示)提供氣體，該氣體穿過複合多孔陶板10所包含的前述孔洞再從前述小孔出來，從而可形成很多道壓力均勻的推力，故前述推力可提供穩定且能支承高荷重的氣墊層。

《氣浮組件之承載重量分析》

依序將實施例1之氣浮組件和參考例1之氣浮組件分別進行承載重量測試。為了確保分析的實驗意義，實施例1之氣浮組件和參考例1之氣浮組件的幾何結構及其尺寸相同、氣浮組件所包含的基座相同、搭配外部加壓方式所使用的氣體和其給氣系統相同，兩者差異僅在氣浮組件所包含的多孔陶板不同。

當給氣系統提供的氣壓為0.40百萬帕(MPa)至0.60 MPa時，實施例1之氣浮組件可承載之最大重量大於30公斤，然而，參考例1之氣浮組件可承載之最大重量僅為0.1公斤。

實驗結果討論

根據上述承載重量的分析結果可知，由於以本發明之製法可製得比習知的多孔陶板明顯孔徑更小的複合多孔陶板，因此所述氣浮組件能提供分布密集且壓力均勻的氣墊層，從而使氣浮組件可承載的最大重量大幅提升，甚至可比參考例1之氣浮組件承載的最大重量提升達300倍，確實能實現承載高重量物件之目的，還可避免承載時發生氣鎚振動現象。

此外，與習知製備方法相比，本發明的製法因步驟簡單、原料便宜且易取得，而使整體製程易於掌控，且因僅進行一次燒結，還能節約能源、降低製造成本，進而更具商業產品的開發潛力。

儘管前述說明已闡述本發明的諸多特徵、優點及本發明的構成與特徵細節，然而這僅屬於示例性的說明。全部在本發明之申請專利範圍的一般涵義所表示範圍內，依據本發明原則所作的細節變化尤其是指形狀、尺寸和元件設置的改變，均仍屬於本發明的範圍內。

1:氣浮組件 10:複合多孔陶板 11:基底層 111:金屬氧化物顆粒 112:孔洞 12:表面節流層 122:孔洞 13:表面處理層 132:小孔 20:基座 21:氣體供給口 22:給氣管路 23:氣道

圖1為實施例1中步驟(C)所得的複合多孔陶板之斷面示意圖。圖2為實施例1中步驟(C)所得的複合多孔陶板的SEM照片。圖3為實施例1所製得之氣浮組件之剖面示意圖。

無

10:複合多孔陶板

11:基底層

111:金屬氧化物顆粒

112:孔洞

12:表面節流層

122:孔洞

13:表面處理層

132:小孔

Claims

一種氣浮組件的製法，其包含以下步驟：步驟(A)：齊備一陶瓷生胚，其中，該陶瓷生胚包含的原料之平均粒徑為大於或等於0.05微米且小於或等於3.0微米；步驟(B)：燒結該陶瓷生胚，以獲得一燒結體，其中，該燒結體具有相連的一上部區域及一下部區域，該上部區域和該下部區域中具有複數孔洞；步驟(C)：將一表面處理劑施加於該燒結體的上部區域的一頂面，該表面處理劑的一部分覆蓋於該頂面形成一表面處理層，該表面處理劑的其餘部分從該頂面延伸至該燒結體的上部區域和下部區域之間的界面形成一表面節流層，該燒結體的下部區域形成一基底層，以獲得一複合多孔陶板；其中，該表面處理劑包含一賦形劑；該複合多孔陶板由上而下依序包含該表面處理層、該表面節流層和該基底層，該表面處理層具有複數小孔，且該等小孔的平均孔徑小於0.3微米，該基底層的平均孔徑小於或等於1微米；以及步驟(D)：將該複合多孔陶板設置於一基座上，以得到該氣浮組件；其中，該基座具有一氣體供給口，該氣體供給口與該下部區域的孔洞、該上部區域的孔洞和該等小孔相通。
如請求項1所述之氣浮組件的製法，其中，於該步驟(A)中，該原料包含一金屬氧化物、一矽化物、一碳化物或其任一組合。
如請求項2所述之氣浮組件的製法，其中，於該步驟(A)中，該原料更包含一增稠劑、一造孔填充劑、一黏結劑、一熱膨脹控制劑、一導電控制劑、一靜電防止劑、機械強度控制劑、一摩擦係數調整劑或其任一組合。
如請求項1所述之氣浮組件的製法，其中，該步驟(B)中的燒結溫度為700°C至1200°C。
如請求項1所述之氣浮組件的製法，其中，該表面處理劑的賦形劑包括碳粉或二氧化鈦。
如請求項1至5中任一項所述之氣浮組件的製法，其中，於該步驟(C)中，施加該表面處理劑的方式包含含浸、加壓滲透、負壓滲透、刮塗或噴塗。
一種氣浮組件，其包括：一基座，其具有一氣體供給口；以及一複合多孔陶板，其由上而下依序包含：一表面處理層，該表面處理層包含一表面處理劑，該表面處理劑包含一賦形劑，該表面處理層具有複數小孔，且該等小孔的平均孔徑小於0.3微米；一表面節流層，該表面節流層包含一陶瓷燒結體的一上部區域和另一表面處理劑，該另一表面處理劑和該表面處理層中的表面處理劑相同，該上部區域中具有複數孔洞，且該上部區域的孔洞中充填有該另一表面處理劑；以及一基底層，該基底層設置於該表面節流層和該基座之間，該基底層包含該陶瓷燒結體的一下部區域，該上部區域和該下部區域相連；該下部區域中具有複數孔洞，該基底層的平均孔徑小於或等於1微米；其中，該基座的氣體供給口與該下部區域的孔洞、該上部區域的孔洞和該等小孔相通。
如請求項7所述之氣浮組件，其中，該複合多孔陶板的整體孔隙率係25%至50%。
如請求項8所述之氣浮組件，其中，該基底層的平均孔徑大於或等於0.1微米且小於1微米，該基底層的平均厚度為400微米至9995微米。
如請求項8所述之氣浮組件，其中，該表面節流層的平均孔徑大於或等於0.05微米且小於0.2微米，該表面節流層的平均厚度為5微米至100微米。
如請求項8所述之氣浮組件，其中，該表面處理層的平均孔徑大於或等於0.05微米且小於或等於0.15微米，該表面處理層的平均厚度不大於20微米。
如請求項7至11中任一項所述之氣浮組件，其中，該氣浮組件的幾何結構為一圓盤、一長方體或一空心圓柱體。