CN115724682B - 气浮组件及其制法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气浮组件及其制法，该制法包含：准备陶瓷生胚；烧结陶瓷生胚以获得烧结体，该烧结体具有相连的上部区域和下部区域，上部区域和下部区域中具有多个孔洞；将包含赋形剂的表面处理剂施加于上部区域的顶面，该表面处理剂的一部分覆盖于该顶面形成表面处理层，其余的表面处理剂从顶面渗透至上部区域和下部区域的界面形成表面节流层，该下部区域形成基底层，以获得复合多孔陶板；将复合多孔陶板设置于具有气体供给口的基座上，以得到该气浮组件；本发明的气浮组件及其制法可提供压力均匀的气垫层，并避免气锤振动现象，可以承载高重量物品，并且工序简单且原料成本便宜，故能降低制造成本。

Description

气浮组件及其制法

技术领域

本发明涉及一种非接触式载具，尤其涉及一种气浮组件及其制法。

背景技术

在超精密加工技术中，无论是定位的精确性或是支承部件的稳定性、还是滑动部件的平顺性等都需要比传统加工技术更精确的力学控制。因此，可提供将空气流作为与工件之间润滑剂的气浮组件，由于没有和工件直接接触，而得以降低气浮组件和工件之间的磨擦力，进而具有产热少、磨损程度降到最低、确保高精度产出等优点。一般而言，气浮组件通常分为使用孔口板(orifice)或多孔介质(porous media)制成的部件以使气体能流动。其中，例如气体静压轴承(aerostatic bearing)是利用如压缩机等外部加压的方式使气体通过节流器导入轴承内，再从孔穿出以形成一气垫并产生静压力而得以负载工件，因此，气垫的刚度和气垫的均匀性对于气体静压轴承的负载能力至关重要。

虽然，韩国发明专利第KR101149350B1号已公开一种具有双层多孔结构的真空吸盘用陶瓷材料，其先由陶瓷原料粉末烧结出具有粗孔的支持层，再于该支持层的其中一表面涂布混合有另一陶瓷原料粉末和用于形成球形微孔的球形造孔剂的浆料，接着再次进行加热烧结使所述浆料形成具有较小孔径的吸附层，而获得支持层和吸附层可相通的真空吸盘用陶瓷材料；然而，前述制备程序中需加热烧结多次而相当耗能，且前述吸附层的微孔的孔径优选为5微米(μm)至50μm之间，前述支持层的粗孔的孔径优选为10μm至40μm，因此，该双层多孔结构的陶瓷材料由于孔径过大，搭配给气系统使用时容易发生气锤(air-hammer)振动现象，故该双层多孔结构的陶瓷材料仅适用于真空吸盘，仍无法作为应用于气浮平台、气浮滑轨与空气轴承等的气浮组件。

另外，申请人已于前几年开始进行一些相关研究，如中国台湾地区的发明专利第TWI656108B号提供一种多孔陶板及其制备方法。该制备方法是将欲形成不同孔径的陶瓷生胚分层叠置后再一次烧结，最终可获得透气性良好的具有多层结构的多孔陶板；由于该多孔陶板的表层陶瓷层的平均孔径介于0.3μm至10μm之间，该底层陶瓷层的平均孔径介于20μm至3000μm之间，故较大的孔径可让气阻减小并提供较大吸附力，格外适合应用于真空吸盘。虽然前述多孔陶板同样可应用于非接触式应用设备，然而该多孔陶板的孔洞尺寸仍不够小，使其能承载的工件的重量受到极大限制，无法满足各式工件的需求。此外，若仅靠烧结的方式，也难有效降低表层陶瓷层的平均孔径。

发明内容

有鉴于上述多孔陶瓷材料无法直接应用于气浮组件的缺陷，本发明的目的在于提供一种气浮组件及其制法，其所制得的气浮组件可提供压力均匀的气垫层，故能避免气锤振动现象，且同时可以承载高重量的对象。

本发明的另一目的在于提供一种气浮组件及其制法，其工序简单且搭配使用的原料成本便宜，故能降低制造成本，进而更具商业产品的开发潜力。

为达成前述目的，本发明提供一种气浮组件的制法，其包含以下步骤：

步骤(A)：准备一陶瓷生胚，其中，所述陶瓷生胚包含的原料的平均粒径为大于或等于0.05μm且小于或等于3.0μm；

步骤(B)：烧结所述陶瓷生胚，以获得一烧结体，其中，所述烧结体具有相连的一上部区域及一下部区域，所述上部区域和所述下部区域中具有多个孔洞；

步骤(C)：将一表面处理剂施加于所述烧结体的所述上部区域的一顶面，所述表面处理剂的一部分覆盖于所述顶面形成一表面处理层，所述表面处理剂的其余部分从所述顶面渗透至所述烧结体的所述上部区域和所述烧结体的所述下部区域之间的界面并形成一表面节流层，所述烧结体的所述下部区域形成一基底层，以获得一复合多孔陶板；其中，所述表面处理剂包含一赋形剂；所述复合多孔陶板由上而下依次包括所述表面处理层、所述表面节流层和所述基底层，所述表面处理层具有多个小孔，所述多个小孔的平均孔径小于0.3μm，所述基底层具有多个孔洞，所述多个孔洞的平均孔径小于或等于1μm；

步骤(D)：将所述复合多孔陶板设置于一基座上，以得到所述气浮组件；其中，所述基座具有一气体供给口，所述气体供给口与所述下部区域的所述孔洞、所述上部区域的所述孔洞、以及所述多个小孔相连通。

本发明通过采用不须进行高温烧结的表面处理剂施加于该烧结体的上部区域的顶面，使本发明可节约能源且原料成本便宜，故能大幅降低制造成本。同时，本发明通过将部分表面处理剂从该顶面往该烧结体的下部区域的方向渗透，直至该烧结体的上部区域和下部区域之间的界面，故可使分布于烧结体上部区域的多个孔洞的部分体积被表面处理剂占据而缩小原有的孔洞尺寸，而让表面节流层具有足够小的孔径，使得由前述孔洞出来的气流可以更均匀地分布在复合多孔陶板的表面上，而能避免发生气锤振动现象，也可避免气浮组件失稳而能承载更高重量的工件。此外，由于该表面处理剂从该上部区域的顶面往下渗透，因此随着该烧结体的上部区域的深度渐增，该表面处理剂能占据孔洞体积的量渐少，因此从该表面节流层的孔洞的平均孔径至该基底层的孔洞的平均孔径渐增(即维持烧结体原有的孔洞型态及其体积)，故可确保该复合多孔陶板的通气顺畅。

较佳的，于所述步骤(A)中，所述陶瓷生胚的原料包含一金属氧化物、一硅化物、一碳化物中的一种或其任一组合，但不限于此。

具体而言，该金属氧化物可包括铁(Fe)、锰(Mn)、铬(Cr)、钴(Co)、镁(Mg)、钙(Ca)、铜(Cu)、铝(Al)等金属的氧化物，但不限于此。例如，铁氧化物包括氧化亚铁(FeO)、三氧化二铁(Fe₂O₃)等，但不限于此；锰氧化物包括一氧化锰(MnO)、四氧化三锰(Mn₃O₄)、三氧化二锰(Mn₂O₃)、二氧化锰(MnO₂)等，但不限于此；铬氧化物包括一氧化铬(CrO)、三氧化二铬(Cr₂O₃)、三氧化铬(CrO₃)等，但不限于此；钴氧化物包括一氧化钴(CoO)、三氧化二钴(Co₂O₃)、四氧化三钴(Co₃O₄)等，但不限于此；铜氧化物包括氧化亚铜(Cu₂O)、氧化铜(CuO)等，但不限于此；铝氧化物包括三氧化二铝(Al₂O₃)。依据上述金属氧化物的性质，可调整烧结体整体的导电率或机械强度等性质。举例而言，为了调整导电率，该原料可包括铁氧化物、铜氧化物、锰氧化物等金属氧化物，但不限于此；较佳的，该原料所含的铁氧化物含量占该原料总重的20重量百分比(wt％)以上；更佳的，该原料所含的铁氧化物含量占该原料总重的30wt％至80wt％。较佳的，该原料所含的铜氧化物含量占该原料总重的0.01wt％以上；更佳的，该原料所含的铜氧化物含量占该原料总重的0.01wt％至50wt％。为了调整机械强度，该原料可包括锰氧化物、钴氧化物、镁氧化物等金属氧化物，但不限于此；较佳的，该原料所含的锰氧化物含量占该原料总重的0.01wt％以上；更佳的，该原料所含的锰氧化物含量占该原料总重的0.01wt％至80wt％。较佳的，该原料所含的钴氧化物含量占该原料总重的0.01wt％以上；更佳的，该原料所含的钴氧化物含量占该原料总重的0.01wt％至50wt％。为了增加机械强度和化学耐受性，该原料可包括铝氧化物等金属氧化物，但不限于此；较佳的，该原料所含的铝氧化物含量占该原料总重的20wt％以上；更佳的，该原料所含的铝氧化物含量占该原料总重的30wt％至80wt％。

具体而言，该硅化物可包含二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(Si₃N₄)，但不限于此。

具体而言，该碳化物可包括碳化硅(SiC)、碳化锆(ZrC)、碳化钨(WC)等，但不限于此。

较佳的，于所述步骤(A)中，所述原料还包含一增稠剂、一造孔填充剂、一黏结剂、一热膨胀控制剂、一导电控制剂、一静电防止剂、一机械强度控制剂、一摩擦系数调整剂中的一种或其任一组合。

较佳的，该步骤(A)中的该陶瓷生胚的原料还可包含容易被烧失或分解而产生孔洞的造孔填充剂，例如：碳酸钙(CaCO₃)、碳酸镁(MgCO₃)、聚甲基丙烯酸甲酯(poly methylmethacrylate，PMMA)、或聚苯乙烯(polystyrene，PS)等，但不限于此。或者，在一些具体实施方式中，该步骤(A)中的该陶瓷生胚的原料还可包含一增稠剂，例如：淀粉(starch)、甲基纤维素(methyl cellulose)等，但不限于此。通过在这些原料中添加增稠剂，有助于使该原料中的各成分混合均匀，进而提升该烧结体的孔隙均匀性；此外，增稠剂通常为可被烧失的材料，也可提升该烧结体的孔隙率与通气性。此外，在不影响本发明的气浮组件的制法的效果的情况下，还可以视不同使用需求，将在该陶瓷生胚的原料中添加其他辅助添加剂，例如黏结剂、热膨胀控制剂、导电控制剂、静电防止剂、机械强度控制剂、摩擦系数调整剂等中的一种或其任一组合，但不限于此。

具体而言，于该步骤(A)中，该陶瓷生胚包含的原料的平均粒径为大于或等于0.3μm且小于或等于0.8μm；更佳的，该陶瓷生胚包含的原料的平均粒径为大于或等于0.3μm且小于或等于0.5μm。

依据本发明，该陶瓷生胚可由前述原料先混合均匀后，经过注射成型、加压成型、挤出成型、或压延成型等成型方式制得，但不限于此。

较佳的，所述步骤(B)中的所述烧结体的烧结温度为700℃至1200℃。

具体而言，上述范围的烧结温度，能减低能源的消耗，同时能使烧结后所得的烧结体的良率提升。

具体而言，该烧结体的平均厚度(即该上部区域及该下部区域的总厚度)可大于或等于500μm且小于或等于10000μm(即10毫米(mm))，但不限于此。较佳的，该烧结体的平均孔径可大于或等于0.2μm且小于1μm，但不限于此。

较佳的，所述表面处理剂的所述赋形剂包含碳粉(石墨粉)或二氧化钛(TiO₂)，但不限于此。

具体而言，该表面处理剂还可包含稀释剂、溶剂、树脂等，但不限于此。其中，该稀释剂用于帮助该表面处理剂具有更适当的黏度。

较佳的，于该步骤(C)中，所述表面处理剂的施加方式包含含浸(impregnation)、加压渗透(pressurized seepage)、负压渗透(negative-pressure seepage)、刮涂、或喷涂(spray coating)，但不限于此。

具体而言，当采用含浸方式时，可采用直接含浸法，但不限于此。较佳的，此时的表面处理剂具有0.1毫帕斯卡秒（mPa·s）至25帕斯卡秒（Pa·s）的黏度。在一些实施方式中，该表面处理剂还可包含一溶剂使其能调整至适合含浸的黏度；举例而言，该溶剂可以是水、丙酮、酒精、煤油、甲苯、环己烷、正庚烷中的一种或其组合，但不限于此。

具体而言，当采用加压渗透方式时，该压力可为大于1.013巴(bar)且小于或等于2000bar，但不限于此。较佳的，此时的表面处理剂具有0.1mPa·s至250Pa·s的黏度。在一些实施方式中，该表面处理剂还可包含一溶剂使其能调整至适合加压渗透的黏度；举例而言，该溶剂可以是水、丙酮、酒精、煤油、甲苯、环己烷、正庚烷中的一种或其组合，但不限于此。

具体而言，当采用负压渗透方式时，该压力可为大于或等于10^-5托(torr)且小于760torr，但不限于此。较佳的，此时的表面处理剂具有0.1mPa·s至150Pa·s的黏度。在一些实施方式中，该表面处理剂还可包含一溶剂使其能调整至适合负压渗透的黏度；举例而言，该溶剂可以是水、丙酮、酒精、煤油、甲苯、环己烷、正庚烷中的一种或其组合，但不限于此。

具体而言，当采用喷涂方式时，可采用直接喷涂法、超音波喷涂法，但不限于此。较佳的，此时的表面处理剂具有0.1mPa·s至10Pa·s的黏度。在一些实施方式中，该表面处理剂还可包含一溶剂使其能调整至适合喷涂的黏度；举例而言，该溶剂可以是水、丙酮、酒精、煤油、甲苯、环己烷、正庚烷中的一种或其组合，但不限于此。

具体而言，该复合多孔陶板以胶结或镶嵌等方式与该基座相接，但不限于此。

本发明另提供一种如前述气浮组件的制法所制备而得的气浮组件。

本发明的另一目的在于提供一种气浮组件，所述气浮组件包括：

一基座，其具有一气体供给口；以及

一复合多孔陶板，其由上而下依次包括：

一表面处理层，所述表面处理层包含一表面处理剂，所述表面处理剂包含一赋形剂，所述表面处理层具有多个小孔，所述多个小孔的平均孔径小于0.3μm；

一表面节流层，所述表面节流层包含一陶瓷烧结体的一上部区域和另一表面处理剂，所述另一表面处理剂和所述表面处理层中的所述表面处理剂相同，所述上部区域中具有多个孔洞，所述上部区域的所述孔洞中填充有所述另一表面处理剂；以及

一基底层，所述基底层设置于所述表面节流层和所述基座之间，所述基底层包括所述陶瓷烧结体的一下部区域，所述上部区域和所述下部区域相连；所述下部区域中具有多个孔洞，所述基底层的所述多个孔洞的平均孔径小于或等于1μm；

其中，所述基座的所述气体供给口与所述下部区域的所述多个孔洞、所述上部区域的所述多个孔洞和所述多个小孔相连通。

较佳的，所述复合多孔陶板的整体孔隙率为25％至50％，但不限于此；更佳的，该复合多孔陶板的整体孔隙率为30％至40％。

较佳的，所述基底层的所述多个孔洞的平均孔径大于或等于0.1μm且小于1.0μm，但不限于此；更佳的，该基底层的所述多个孔洞的平均孔径大于或等于0.2μm且小于或等于0.5μm。

依据本发明，该表面节流层的多个孔洞的平均孔径小于该基底层的多个孔洞的平均孔径。

较佳的，所述表面节流层的所述多个孔洞的平均孔径大于或等于0.05μm且小于0.2μm，但不限于此；更佳的，该表面节流层的平均孔径大于或等于0.05μm且小于或等于0.1μm。

依据本发明，该表面处理层的多个小孔的平均孔径小于该基底层的多个孔洞的平均孔径，该表面处理层的多个小孔的平均孔径小于或等于该表面节流层的多个孔洞的平均孔径。

较佳的，所述表面处理层的所述多个小孔的平均孔径大于或等于0.05μm且小于或等于0.15μm；更佳的，该表面处理层的平均孔径大于或等于0.05μm且小于或等于0.08μm。

由于该表面处理层由前述表面处理剂施加于一陶瓷烧结体的上部区域的顶面所形成，且该表面处理剂的一部分会成为另一表面处理剂从该顶面往该陶瓷烧结体的下部区域的方向延伸，因此，较佳的，该表面处理层的平均厚度小于或等于(不大于)20μm；也就是说，该表面处理层的厚度是指表面处理层与该陶瓷烧结体的上部区域的顶面的接触面和相对于该接触面的表面的垂直距离。该表面节流层的厚度则由该另一表面处理剂延伸至该烧结体的深度所定义，意即，从该烧结体的上部区域的顶面至该另一表面处理剂延伸的最末端的垂直距离就是该表面节流层的厚度，前述最末端即为该陶瓷烧结体的上部区域和下部区域之间的界面；较佳的，该表面节流层的平均厚度为5μm至100μm。而该烧结体的下部区域实质上不含有从该顶面延伸的该另一表面处理剂，因此，该烧结体的下部区域的深度，即该基底层的厚度；较佳的，该基底层的平均厚度为400μm至9995μm。

更佳的，该表面处理层的平均厚度为3μm至15μm；更佳的，该表面节流层的平均厚度为5μm至10μm；更佳的，该基底层的平均厚度为3000μm至6000μm。

在一些实施方式中，该气浮组件的基座的底部可包括一个或多个(超过一个)气体供给口，且一个或多个气体供给口与一给气管路相连通，而该给气管路再与一给气系统相连。在一些实施方式中，该气浮组件的基座的顶部可包括一个或多个(超过一个)气道，且一个或多个气道与前述给气管路相连通，而该给气管路再与一给气系统相连。

此外，该气浮组件的基座可以是双层或多层的基座；通过该基座的组合设计，以提供更密集的给气管路分布，进而可提供更稳定且能支承更高荷重的气垫层。

具体而言，该气浮组件的基座的材质包含铝合金、钢、氧化铝、碳化硅等不透气材质，但不限于此。

具体而言，该基座的厚度并无特别限定，可依使用者需求定制。

依据本发明，该气浮组件的几何结构并无特别限制。

较佳的，所述气浮组件的几何结构为一圆盘、一长方体或一空心圆柱体。

依据本发明，该气浮组件可应用于气浮平台、气浮滑轨、或气浮轴承等，但不限于此。

附图说明

图1所示为实施例1中步骤(C)所得的复合多孔陶板的断面示意图。

图2所示为实施例1中步骤(C)所得的复合多孔陶板的扫描电子显微镜(scanningelectron microscope，SEM)照片。

图3所示为实施例1所制得的气浮组件的剖面示意图。

具体实施方式

在下文中，本领域技术人员可从以下实施例很轻易地理解本发明所能达到的优点及效果。因此，应当理解本文提出的叙述仅仅用于说明优选的实施方式而不是用于局限本发明的权利要求范围，在不悖离本发明的权利要求范围的情况下，可以进行各种修饰、变更以便实施或应用本发明的内容。

参考例1的气浮组件的制法：

参照中国台湾地区的发明专利第TWI656108B号的实施例1制备本参考例的气浮组件中的双层多孔陶板。

首先，准备表层陶瓷原料和底层陶瓷原料：该表层陶瓷原料包含甲基纤维素及作为金属氧化物的铁氧化物、锰氧化物和铬氧化物，且铁氧化物占表层陶瓷原料的总重的30wt％，锰氧化物占表层陶瓷原料的总重的40wt％；表层陶瓷原料中金属氧化物的平均粒径为0.5μm；该底层陶瓷原料包含甲基纤维素及作为金属氧化物的铁氧化物、锰氧化物和铬氧化物，且铁氧化物占底层陶瓷原料总重的30wt％，锰氧化物占底层陶瓷原料的总重的40wt％；底层陶瓷原料中金属氧化物的平均粒径为8μm。

接着，将该表层陶瓷原料和该底层陶瓷原料各自以压延成型法辊辗成型，再将该由表层陶瓷原料成型的生胚放置于由底层陶瓷原料成型的生胚的上方，两层生胚相叠形成一叠层后，将该叠层以压延成型法辊辗成型，得到一成型后的叠层。然后，该成型后的叠层以950℃的温度烧结7小时，获得了一包括表层陶瓷层和底层陶瓷层的双层多孔陶板。该双层多孔陶板的总厚度为5000μm，其中，表层陶瓷层的厚度为500μm。此外，表层陶瓷层的平均孔径为0.5μm，底层陶瓷层的平均孔径为5μm，双层多孔陶板的整体孔隙率约为44％。

最后，将该双层多孔陶板以胶结的方式设置于一基座上；其中，该基座的底部具有一个气体供给口，且该气体供给口与一给气管路相连通；该基座的平均厚度为5000μm，该基座的材质为铝合金。

实施例1的气浮组件的制法：

步骤(A)：首先，准备陶瓷生胚所包含的原料：甲基纤维素、作为金属氧化物的铁氧化物、锰氧化物和铬氧化物，且甲基纤维素占该原料的总重的15wt％，铁氧化物占该原料的总重的30wt％，锰氧化物占该原料的总重的40wt％，铬氧化物占该原料的总重的15wt％。该原料的粒径为0.3μm至1.2μm，平均粒径为0.5μm。接着，将上述原料混合均匀后，以压延成型的方式将该原料辊辗成型，以得到一陶瓷生胚。

步骤(B)：随后，将该陶瓷生胚置于850℃的温度下烧结5小时，以获得一平均厚度为8000μm的烧结体，其中，该烧结体具有相连的一上部区域及一下部区域，该烧结体的该上部区域和该下部区域中具有多个孔洞，且至少一部分的上部区域的孔洞和至少一部分的下部区域的孔洞彼此连通，该烧结体的平均孔径为0.2μm。

步骤(C)：待前述烧结体冷却至室温后，将一表面处理剂施加于该烧结体的上部区域的顶面，其中，该表面处理剂包含石墨粉(赋形剂)和溶剂，且该表面处理剂的黏度为1Pa·s。该表面处理剂的一部分覆盖于该顶面上形成一平均厚度为5μm的表面处理层；该表面处理剂的其余部分(又称为另一表面处理剂)从该烧结体的上部区域的顶面往下(即往该烧结体的下部区域的方向)渗透至烧结体的上部区域的这些孔洞中，直至该烧结体的上部区域和下部区域之间的界面，形成一表面节流层；而实质上不包含该另一表面处理剂的烧结体的下部区域则成为一基底层。

请参考图1所示的复合多孔陶板10的断面示意图，该复合多孔陶板10是以由下往上的依次由该基底层11、该表面节流层12和该表面处理层13形成的三层体所构成。该基底层11和该表面节流层12即分别包含本发明的步骤(B)所得的烧结体的下部区域和上部区域，且该上部区域和该下部区域相连，该上部区域和该下部区域中具有多个孔洞。该基底层11包含该烧结体中的多个金属氧化物颗粒111，以及由这些金属氧化物颗粒111之间所形成的多个孔洞112(即该烧结体的下部区域的这些孔洞)。该表面节流层12是该表面处理剂在该烧结体中的渗透区域，即该另一表面处理剂填充在烧结体的上部区域的孔洞中，故该表面节流层12同样包含多个金属氧化物颗粒111以及多个孔洞122，但表面节流层12的孔洞122与基底层11的孔洞112的差异在于，多个孔洞122的部分体积填充有该另一表面处理剂，因此，表面节流层12的孔洞122的平均孔径小于基底层11的孔洞112的平均孔径。该表面处理层13则包含该表面处理剂和多个小孔132。该复合多孔陶板10的整体孔隙率为35％。

请一并参阅图1和图2所示，经扫描式电子显微镜(型号：JEOL JSM-5600)观察得知，由表面处理剂形成的表面处理层13的平均厚度为1μm，该表面节流层12的表面处理剂从该顶面往下渗透至深度约为2μm至20μm之间的烧结体的上部区域，该表面节流层12的平均厚度为5μm，该基底层11的平均厚度为7995μm；另外，该基底层11的孔洞112的平均孔径为0.2μm，该表面节流层12的孔洞122的平均孔径为0.05μm，以及该表面处理层13的这些小孔132的平均孔径为0.05μm。

步骤(D)：最后，将该复合多孔陶板10以胶结方式与一基座相接，该基座与参考例1的基座相同。

请参考图3所示的气浮组件1的剖面示意图，该气浮组件1的几何结构为一圆盘，该圆盘的外径为50mm。该气浮组件1包括一基座20和设置于该基座20上的前述的复合多孔陶板10。该基座20的底部具有一个气体供给口21，且该气体供给口21与一给气管路22相连通，且该基座20的顶部(即与复合多孔陶板10接触的表面)具有多个气道23，且该基座20的气体供给口21以及气道23均与复合多孔陶板10所包含的基底层11的这些孔洞112(即下部区域的孔洞)、表面节流层12的这些孔洞122(即上部区域的孔洞)、以及表面处理层13包含的这些小孔132相连通。通过一给气系统(图中未示出)提供气体，该气体穿过复合多孔陶板10所包含的前述孔洞112、孔洞122再从前述小孔132出来，从而可形成很多道压力均匀的推力，该推力可提供稳定且能支承高荷重的气垫层。

气浮组件的承载重量分析：

依序将实施例1的气浮组件和参考例1的气浮组件分别进行承载重量测试。为了确保分析的实验意义，实施例1的气浮组件和参考例1的气浮组件的几何结构及其尺寸相同、气浮组件所包括的基座相同、搭配外部加压方式所使用的气体和其给气系统相同，两者差异仅在气浮组件所包括的多孔陶板不同。

当给气系统提供的气压为0.40百万帕(MPa)至0.60MPa时，实施例1的气浮组件可承载的最大重量大于30公斤，然而，参考例1的气浮组件可承载的最大重量仅为0.1公斤。

实验结果讨论：

根据上述承载重量的分析结果可知，由于以本发明的制法可制得比现有的多孔陶板孔径明显更小的复合多孔陶板，因此该气浮组件能提供分布密集且压力均匀的气垫层，从而使气浮组件可承载的最大重量大幅提升，甚至可比参考例1的气浮组件承载的最大重量提升达300倍，确实能实现承载高重量对象的目的，还可避免承载时发生气锤振动现象。

此外，与现有制备方法相比，本发明的制法因步骤简单、原料便宜且易取得，而使整体工艺易于掌控，且因仅进行一次烧结，还能节约能源、降低制造成本，进而更具商业产品的开发潜力。

尽管前述说明已阐述本发明的诸多特征、优点及本发明的构成与特征细节，然而这仅属于示例性的说明，全部在本发明的权利要求范围的一般含义所表示范围内。依据本发明权利要求所作的细节变化，尤其是指形状、尺寸和组件设置的改变，均仍属于本发明的权利要求范围内。

Claims (12)

1.一种气浮组件的制法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤(A)：准备一陶瓷生胚，其中，所述陶瓷生胚包含的原料的平均粒径为大于或等于0.05微米且小于或等于3.0微米；

步骤(B)：烧结所述陶瓷生胚，以获得一烧结体，其中，所述烧结体具有相连的一上部区域及一下部区域，所述上部区域和所述下部区域中具有多个孔洞；

步骤(C)：将一表面处理剂施加于所述烧结体的所述上部区域的一顶面，所述表面处理剂的一部分覆盖于所述顶面形成一表面处理层，所述表面处理剂的其余部分从所述顶面渗透至所述烧结体的所述上部区域和所述烧结体的所述下部区域之间的界面并形成一表面节流层，所述烧结体的所述下部区域形成一基底层，以获得一复合多孔陶板；其中，所述表面处理剂包含一赋形剂；所述复合多孔陶板由上而下依次包括所述表面处理层、所述表面节流层和所述基底层，所述表面处理层具有多个小孔，所述多个小孔的平均孔径小于0.3微米，所述基底层具有多个孔洞，所述多个孔洞的平均孔径小于或等于1微米；以及

步骤(D)：将所述复合多孔陶板设置于一基座上，以得到所述气浮组件；其中，所述基座具有一气体供给口，所述气体供给口与所述下部区域的所述孔洞、所述上部区域的所述孔洞、以及所述多个小孔相连通。

2.如权利要求1所述的气浮组件的制法，其特征在于，于所述步骤(A)中，所述原料包含一金属氧化物、一硅化物、一碳化物中的一种或其任一组合。

3.如权利要求2所述的气浮组件的制法，其特征在于，于所述步骤(A)中，所述原料还包含一增稠剂、一造孔填充剂、一黏结剂、一热膨胀控制剂、一导电控制剂、一静电防止剂、一机械强度控制剂、一摩擦系数调整剂中的一种或其任一组合。

4.如权利要求1所述的气浮组件的制法，其特征在于，所述步骤(B)中的所述烧结体的烧结温度为700℃至1200℃。

5.如权利要求1所述的气浮组件的制法，其特征在于，所述表面处理剂的所述赋形剂包含碳粉或二氧化钛。

6.如权利要求1至5中任一项所述的气浮组件的制法，其特征在于，于所述步骤(C)中，所述表面处理剂的施加方式包含含浸、加压渗透、负压渗透、刮涂或喷涂。

7.一种气浮组件，其特征在于，包括：

一基座，其具有一气体供给口；以及

一复合多孔陶板，其由上而下依次包括：

一表面处理层，所述表面处理层包含一表面处理剂，所述表面处理剂包含一赋形剂，所述表面处理层具有多个小孔，所述多个小孔的平均孔径小于0.3微米；

一表面节流层，所述表面节流层包含一陶瓷烧结体的一上部区域和另一表面处理剂，所述另一表面处理剂和所述表面处理层中的所述表面处理剂相同，所述上部区域中具有多个孔洞，所述上部区域的所述孔洞中填充有所述另一表面处理剂；以及

一基底层，所述基底层设置于所述表面节流层和所述基座之间，所述基底层包括所述陶瓷烧结体的一下部区域，所述上部区域和所述下部区域相连；所述下部区域中具有多个孔洞，所述基底层的所述多个孔洞的平均孔径小于或等于1微米；

其中，所述基座的所述气体供给口与所述下部区域的所述多个孔洞、所述上部区域的所述多个孔洞和所述多个小孔相连通。

8.如权利要求7所述的气浮组件，其特征在于，所述复合多孔陶板的整体孔隙率为25％至50％。

9.如权利要求8所述的气浮组件，其特征在于，所述基底层的所述多个孔洞的平均孔径大于或等于0.1微米且小于1微米，所述基底层的平均厚度为400微米至9995微米。

10.如权利要求8所述的气浮组件，其特征在于，所述表面节流层的所述多个孔洞的平均孔径大于或等于0.05微米且小于0.2微米，所述表面节流层的平均厚度为5微米至100微米。

11.如权利要求8所述的气浮组件，其特征在于，所述表面处理层的所述多个小孔的平均孔径大于或等于0.05微米且小于或等于0.15微米，所述表面处理层的平均厚度小于或等于20微米。

12.如权利要求7至11中任一项所述的气浮组件，其特征在于，所述气浮组件的几何结构为一圆盘、一长方体或一空心圆柱体。

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