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氧化鋁耐磨陶瓷

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1 氧化鋁耐磨陶瓷 -定義

  氧化鋁耐磨陶瓷是一種以氧化鋁(AL2O3)為主體的材料,用於厚膜集成電路。氧化鋁耐磨陶瓷有較好的傳導性、機械強度和耐高溫性。需要注意的是需用超聲波進行洗滌。氧化鋁陶瓷是一種用途廣泛的陶瓷。因為其優越的性能,在現代社會的應用已經越來越廣泛,滿足於日用和特殊性能的需要。

2 氧化鋁耐磨陶瓷 -製造工藝

粉體製備

  將入廠的氧化鋁粉按照不同的產品要求與不同成型工藝製備成粉體材料。粉體粒度在1μm微米以下,若製造高純氧化鋁陶瓷製品除氧化鋁純度在99.99%外,還需超細粉碎且使其粒徑分佈均勻。採用擠壓成型或注射成型時,粉料中需引入粘結劑與可塑劑,一般為重量比在10-30%的熱塑性塑膠或樹脂?有機粘結劑應與氧化鋁粉體在150-200溫度下均勻混合,以利於成型操作。採用熱壓工藝成型的粉體原料則不需加入粘結劑。若採用半自動或全自動干壓成型,對粉體有特別的工藝要求,需要採用噴霧造粒法對粉體進行處理、使其呈現圓球狀,以利於提高粉體流動性便於成型中自動充填模壁。此外,為減少粉料與模壁的摩擦,還需添加1~2%的潤滑劑,如硬脂酸,及粘結劑PVA。

  欲干壓成型時需對粉體噴霧造粒,其中引入聚乙烯醇作為粘結劑。近年來上海某研究所開發一種水溶性石蠟用作Al203噴霧造粒的粘結劑,在加熱情況下有很好的流動性。噴霧造粒后的粉體必須具備流動性好、密度鬆散,流動角摩擦溫度小於30℃。顆粒級配比理想等條件,以獲得較大素坯密度。

成型方法

  氧化鋁耐磨陶瓷製品成型方法有干壓、注漿、擠壓、冷等靜壓、注射、流延、熱壓與熱等靜壓成型等多種方法。近幾年來國內外又開發出壓濾成型、直接凝固注模成型、凝膠注成型、離心注漿成型與固體自由成型等成型技術方法。不同的產品形狀、尺寸、複雜造型與精度的產品需要不同的成型方法。

  摘其常用成型介紹:

  1、干壓成型:氧化鋁耐磨陶瓷干壓成型技術僅限於形狀單純且內壁厚度超過1mm,長度與直徑之比不大於4∶1的物件。成型方法有單軸向或雙向。壓機有液壓式、機械式兩種,可呈半自動或全自動成型方式。壓機最大壓力為200Mpa。產量每分鐘可達15~50件。由於液壓式壓機衝程壓力均勻,故在粉料充填有差異時壓製件高度不同。而機械式壓機施加壓力大小因粉體充填多少而變化,易導致燒結后尺寸收縮產生差異,影響產品質量。因此干壓過程中粉體顆粒均勻分佈對模具充填非常重要。充填量準確與否對製造的氧化鋁陶瓷零件尺寸精度控制影響很大。粉體顆粒以大於60μm、介於60~200目之間可獲最大自由流動效果,取得最好壓力成型效果。

  2、注漿成型法:注漿成型是氧化鋁耐磨陶瓷使用最早的成型方法。由於採用石膏模、成本低且易於成型大尺寸、外形複雜的部件。注漿成型的關鍵是氧化鋁漿料的製備。通常以水為熔劑介質,再加入解膠劑與粘結劑,充分研磨之後排氣,然後倒注入石膏模內。由於石膏模毛細管對水分的吸附,漿料遂固化在模內。空心注漿時,在模壁吸附漿料達要求厚度時,還需將多餘漿料倒出。為減少坯體收縮量、應盡量使用高濃度漿料。

  氧化鋁耐磨陶瓷漿料中還需加入有機添加劑以使料漿顆粒表面形成雙電層使料漿穩定懸浮不沉澱。此外還需加入乙烯醇、甲基纖維素、海藻酸胺等粘結劑及聚丙烯胺、阿拉伯樹膠等分散劑,目的均在於使漿料適宜注漿成型操作。

3 氧化鋁耐磨陶瓷 -技術指標

  性能符合Q/OKVL001-2003技術標準

  耐磨陶瓷主要技術指標

  項目 指標

  氧化鋁含量 ≥95%

  密度 ≥3.5 g/cm3

  洛氏硬度 ≥80 HRA

  抗壓強度 ≥850 Mpa

  斷裂韌性KΙC ≥4.8MPa·m1/2

  抗彎強度 ≥290MPa

  導熱係數 20W/m.K

  熱膨脹係數: 7.2×10-6m/m.K

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