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氧化鋁陶瓷是一種以氧化鋁(lǚ)(Al2O3)為主體的陶瓷材料(liào),用於厚膜集成電路。氧化(huà)鋁陶瓷(cí)有(yǒu)較好的傳導性、機械強度和耐高溫性。需要(yào)注意的是需用超聲波進(jìn)行洗滌。氧化(huà)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(yòng)已經越來越廣泛,滿(mǎn)足於日用和特殊性能的需要。
氧化鋁陶瓷分為高純型與普通型(xíng)兩種。 高純型氧(yǎng)化(huà)鋁陶瓷係Al2O3含量在99.9%以上的(de)陶瓷材(cái)料(liào),由於其燒結(jié)溫度高達1650—1990℃,透射波長為1~6μm,一般製成熔融玻璃以取代鉑(bó)坩堝;利用其透光性及可耐堿金屬腐蝕性用作鈉燈管;在電子工業中(zhōng)可用(yòng)作集成電路基板與高頻絕緣材料。 普通型氧化鋁陶瓷係按Al2O3含量不同分為99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品種,有時Al2O3含量在80%或75%者也劃為普(pǔ)通氧化鋁陶瓷係列。其中(zhōng)99氧化鋁瓷材料用於(yú)製作高溫坩堝、耐(nài)火爐管及特殊(shū)耐磨材(cái)料,如陶瓷軸承、陶瓷密封(fēng)件(jiàn)及水閥片等;95氧(yǎng)化鋁瓷主要用作(zuò)耐腐蝕、耐磨部件;85瓷中由於常摻入部分滑石(shí),提高了電性能與機械強度,可與鉬、铌(ní)、鉭等金屬封接,有的用作(zuò)電真空裝置器件。
粉體製備 將入廠的氧化鋁粉按照不同(tóng)的產品要求與不同成型工藝製備成粉體(tǐ)材料。粉體粒度在1μm以下,若製造高(gāo)純氧化鋁陶瓷製品除氧化鋁(lǚ)純度在99.99%外,還需超細粉碎且使其粒徑分布均勻。采用擠壓成型或(huò)注射成(chéng)型時,粉(fěn)料中需(xū)引入粘結劑與可塑劑,一般為重量(liàng)比在10-30%的熱塑性(xìng)塑膠或樹脂(zhī)有機粘結劑(jì)應與氧化(huà)鋁粉體在150-200溫度下均勻混合,以利於(yú)成型操作(zuò)。采用熱壓工藝成型的粉體原料則不需加入粘結劑。若采(cǎi)用半自動或全自動幹壓成型,對(duì)粉體有特別的工藝要求,需要采用噴(pēn)霧造粒法對粉體進行處理、使其呈現圓球狀,以利於(yú)提高粉體流動性(xìng)便於成型中(zhōng)自(zì)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。 欲幹壓成(chéng)型時需對粉體噴霧造粒,其中引入聚乙烯醇作為粘結劑。上海某研究所開發(fā)一種水溶性(xìng)石蠟用作Al203噴霧造粒的粘結(jié)劑,在加熱情況下有很好的(de)流動性。噴霧造粒後的粉體必須具(jù)備流動性好、密度鬆散,流(liú)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(mì)度(dù)。 成型方法 氧化(huà)鋁陶瓷製品成(chéng)型方法有幹壓、注漿、擠壓、冷等靜壓、注射、流延、熱(rè)壓與熱等靜壓(yā)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(mó)成型、凝膠注成型、離心注漿成型與固體自(zì)由成型等成型技術方法。不同的產品形狀、尺寸、複雜(zá)造型與精度的產品需要不同的(de)成型方法。 常用成型介紹: 1、幹壓成型:氧化鋁陶瓷幹壓成(chéng)型技術(shù)限於形狀單(dān)純且內(nèi)壁厚度超(chāo)過1mm,長度與直徑之比不大於4∶1的物件。成型方法有(yǒu)單軸向或雙向。壓機有液壓式、機械式兩種,可呈半自動(dòng)或全自動成型方式。壓機(jī)壓力為200Mpa。產量每分鍾可達15~50件。由於液壓(yā)式(shì)壓機衝程壓力(lì)均勻,故在粉料充填有差(chà)異時壓製件高度不同。而(ér)機械式壓機施加壓力大小因粉體充填多少而變化,易導致燒結後尺寸收縮產生差異,影響產(chǎn)品質量。因此幹壓過程中粉體顆粒(lì)均勻分布(bù)對模具充填非(fēi)常重要(yào)。充填量準確與否對製造的氧化鋁陶瓷零件(jiàn)尺寸(cùn)精度控製影響很大。粉體顆粒以大於60μm、介於(yú)60~200目之間可獲自由流動效果,取得壓力成型效果。 2、注(zhù)漿成型法:注漿成型是氧化鋁陶瓷使用(yòng)早的成型方法。由於采用石膏模、成本低(dī)且易於成型大尺寸、外形複雜的部件。注漿成型的關(guān)鍵是氧化鋁漿料的製備。通常以(yǐ)水為熔劑(jì)介質,再加入解膠劑與粘結劑(jì),充分研磨之後排氣,然後倒(dǎo)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(nèi)。空心注(zhù)漿時,在模壁吸附(fù)漿料達要求厚度時(shí),還需(xū)將多餘漿料倒出。為(wéi)減少坯體(tǐ)收縮量、應盡量使用高濃度漿(jiāng)料。 氧化鋁陶瓷漿料中還需加入有機添加劑以使料漿(jiāng)顆粒表麵形成雙電層使料漿穩定懸浮不沉澱。此外還(hái)需加入乙烯醇、甲(jiǎ)基(jī)纖維(wéi)素、海(hǎi)藻酸胺等粘結劑及聚丙烯胺、阿拉伯(bó)樹膠(jiāo)等分散(sàn)劑,目的均在於使漿料(liào)適(shì)宜注漿成型操作。