本发明属于陶瓷材料及制备工艺，尤其涉及一种基于3d打印技术具有矩阵孔结构的多孔板及制备工艺方法。
背景技术：
1、传统的陶瓷多孔板是一种主要应用在晶圆加工过程中的构件，一般在进行制造时采用先烧结-再机加工的制造方式，但由于陶瓷硬度高、脆性大、难加工等特点，要获得陶瓷板上多孔的结构，一直不能解决加工效率低、易崩碎、成品率低等问题。现在有些研究者例如cn202311276320.5中公开了一种使用激光切割技术对陶瓷片切割出阵列通孔的制备方法，尽管能够获得阵列通孔，但是对焊接工艺要求高，大批量生产可能性比较低，另外，目前传统的陶瓷多孔板，进行加工时由于工艺限制，造成市面主要产品结构简单，复杂结构难以加工的问题，尤其是平整度要求高的矩阵孔洞超薄陶瓷板的加工成型。因此，在制备陶瓷多孔板领域急需一种工艺来解决上述问题。
技术实现思路
1、技术方案：为了解决上述的技术问题，本发明提供的一种基于3d打印技术具有矩阵孔结构的多孔板，所述多孔板为碳化硅板材，是先通过3d打印技术制备的多孔板材，再采用气动锤进给压缩气体，清理孔洞的结构；多孔为矩阵排列分布。
2、作为改进，其中板厚度为3-4mm，板材长度、宽度均为250-350mm，孔隙密度为270-300个/分米2。
3、作为改进，压缩气体的压力为0.6-1mpa，距离多孔板的表面为2-3mm。
4、同时，提供了上述基于3d打印技术具有矩阵孔结构的多孔板的制备工艺，具体的步骤为：具体的步骤为：
5、(1)准备工作：
6、(1.1)原料粉制备：将碳化硅粉体加入混料机中并加入水和分散剂，然后进行离心球磨后，经干燥、打散、分级筛选，制得所需3d打印粉体的原料粉，粉体直径为20～200μm；
7、(1.2)打印粉制备：
8、将上述原料粉与固化剂混合，制得打印粉；
9、(2)3d打印过程
10、(2.1)将零件设计图导入3d打印机，并进行切片处理，切片数为：
11、
12、n为切片数，k为常数，，z为打印方向零件高度，d为层高，例如为打印材料碳化硅粉直径的倍数；
13、(2.2)打印素坯制备：
14、将打印粉加入3d打印机储料罐中，采用“铺粉-压实-喷射粘结剂”的循环步骤进行粘结剂喷射打印至切片层数，即完成素坯制备；所述粘结剂喷射打印铺粉厚度为20～600μm/层；
15、(2.3)浮砂清理：
16、将打印好的素坯从3d打印机中取出，采用压缩空气喷吹进行浮砂清理；所述喷吹压力为0.1～0.5mpa，喷吹距离为20～50cm；
17、(3)清理孔洞：
18、采用脉冲空气锤在步骤(2)中的多孔板素坯表面1-10mm运动，通过“加压-脉冲喷吹”过程，逐个孔进行喷吹除砂；所述的脉冲空气锤具有气动锤装置活塞，采用来回往复运动，实现加压和喷吹过程，以达到清理孔洞的目的；脉冲空气锤的工作压力为0.6-2mpa，距离多孔板的表面距离为1-10mm；
19、(4)高温脱脂：
20、将步骤(3)中清除完浮砂的素坯进行高温脱脂，脱脂温度为800～1300℃，脱脂时间为1～8h；
21、(5)渗碳处理：
22、(5.1)将炭黑、分散剂、溶剂、乳化剂、添加剂混合，制备成炭黑溶液；
23、(5.2)将步骤(4)中脱脂后素坯放置在真空浸渍罐中，并抽真空至真空度0.5～1.5mpa；
24、(5.3)将炭黑溶液导入步骤(5.2)的浸渍罐中，并保持真空度浸渍0.5～5h；
25、(5.4)将步骤(5.3)中浸渍素坯取出，并在80～200℃干燥1～5h，脱除溶剂；
26、(5.5)重复步骤(5.2)～(5.4)，获得含碳素坯；
27、(6)反应渗硅：
28、将步骤(5)中含碳素坯放置在烧结炉中，在1500-1800℃和100～1000pa真空度下进行烧结渗硅，烧结时间为2～10h，得到碳化硅陶瓷。
29、作为改进，步骤(1.1)所述的离心球磨转速为500～2000rpm，球磨时间为1～24h；干燥温度80～150℃，干燥时间为1～10h；所述分散剂占总物料量的重量百分比为0.01-0.5％；所述水占总物料量的重量百分比为0.5～8％。
30、作为改进，步骤(5.1)中炭黑溶液中各组分质量百分比为：炭黑20～60％、分散剂1～5％、乳化剂1～5％，添加剂0.1～3％、余量为溶剂；所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基醇酰胺、辛酸甘油酯、甘油椰油酸酯、硬脂酸酰醚或癸酸甘油酯；所述添加剂为聚碳硅烷或聚碳硅氧烷。
31、作为改进，步骤(6)中烧结渗硅中硅料的配比为质量百分比粘结剂1～5％、氮化硼0.1～2％、水0.5～5％、余量为多晶硅颗粒。
32、有益效果：本发明提出的多孔板，与常规的相比，具有如下的优势：
33、(1)本发明中是整体采用3d打印(sls)技术，打印后内部孔会因树脂流动而黏连堵塞，需要清砂，传统清砂需要人工对孔进行逐个清理，人工成本过高。
34、(2)本发明中采用空气锤进行清理疏通，采用压缩空气进给控制空气锤，压缩空气的压力为0.6-1mpa，空气锤通过活塞往复运动，距离产品表面2-3mm处加压，通过来回的脉冲式气体冲击，达到清理孔洞的效果。
35、(3)本发明通过设计工艺和加工方法，有效实现了陶瓷制备效率(50％以上)和成品率(70％以上)提升，进而提高了产品品质和生产效率。
1.一种基于3d打印技术具有矩阵孔结构的多孔板，其特征在于：所述多孔板为碳化硅板材，是先通过3d打印技术制备的多孔板材，再采用气动锤进给压缩气体，清理孔洞的结构；多孔为矩阵排列分布。
2.根据权利要求1所述基于3d打印技术具有矩阵孔结构的多孔板，其特征在于：其中板厚度为1-100mm，板材长度、宽度均为10-350mm，孔洞分布密度为270-300个/平方分米。
3.根据权利要求1所述基于3d打印技术具有矩阵孔结构的多孔板，其特征在于：压缩气体的压力为0.6-1mpa，距离多孔板的表面距离为1-10mm。
4.一种基于3d打印技术具有矩阵孔结构的多孔板的制备工艺方法，其特征在于：具体的步骤为：
5.按照权利要求4所述的一种基于3d打印技术具有矩阵孔结构的多孔板的制备工艺方法，其特征在于：步骤(1.1)所述的离心球磨转速为500～2000rpm，球磨时间为1～24h；干燥温度80～150℃，干燥时间为1～10h；所述分散剂占总物料量的重量百分比为0.01-0.5％；所述水占总物料量的重量百分比为0.5～8％。
6.按照权利要求4所述的一种基于3d打印技术具有矩阵孔结构的多孔板的制备工艺方法，其特征在于：步骤(5.1)中炭黑溶液中各组分质量百分比为：炭黑20～60％、分散剂1～5％、乳化剂1～5％，添加剂0.1～3％、余量为溶剂；所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基醇酰胺、辛酸甘油酯、甘油椰油酸酯、硬脂酸酰醚或癸酸甘油酯一种或几种；所述添加剂为聚碳硅烷或聚碳硅氧烷。
7.按照权利要求4所述的一种基于3d打印技术具有矩阵孔结构的多孔板的制备工艺方法，其特征在于：步骤(6)中烧结渗硅中硅料的配比为质量百分比粘结剂1～5％、氮化硼0.1～2％、水0.5～5％、余量为多晶硅颗粒。
