氧(yǎng)化鋁陶瓷分為高(gāo)純型與普通型(xíng)兩種(zhǒng)。 高純型氧化鋁陶瓷係Al2O3含量在99.9%以上的陶瓷材料,由於其燒結溫度高達1650—1990℃,透射波(bō)長為(wéi)1~6μm,一(yī)般製成熔融玻璃以取代鉑坩堝;利用其透(tòu)光性及可耐堿金屬腐蝕性用作鈉燈管;在電子(zǐ)工業中可用(yòng)作集成電路基板與高頻絕緣材料(liào)。 普通型氧(yǎng)化鋁陶瓷係按Al2O3含量(liàng)不同分為99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品種,有時Al2O3含量在80%或75%者也劃為普通氧化鋁陶瓷係列。其(qí)中99氧化鋁瓷材料用於製作高溫坩堝、耐火爐管及特殊耐(nài)磨材料,如陶瓷軸承、陶瓷密封件及(jí)水閥片等;95氧化鋁瓷主要用作耐(nài)腐蝕、耐磨部件;85瓷中由於常摻入部分滑石,提高了電性能與機械強度,可與鉬、铌、鉭等金屬封接(jiē),有(yǒu)的用(yòng)作電真空裝置器件。
粉體製備 將入廠的氧化鋁粉按照(zhào)不同的產品要求與不同成型(xíng)工藝製備成粉(fěn)體材料。粉體粒度在1μm以下,若製造高純氧化鋁陶瓷製品除氧化鋁純(chún)度在99.99%外,還(hái)需超細粉碎且使其粒徑分布均勻。采用擠壓(yā)成型或(huò)注(zhù)射成型時,粉料(liào)中需引入粘結(jié)劑與可塑劑,一般為(wéi)重量比在10-30%的熱塑性塑膠或樹脂有機粘結(jié)劑應與(yǔ)氧化鋁粉體在150-200溫度(dù)下均勻混合,以利於成型操作。采用熱壓(yā)工藝成型的粉體原料則(zé)不需加入粘結劑(jì)。若采用半自動或全自動(dòng)幹壓成(chéng)型,對粉體有特別的工藝要求,需要采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(dòng)性便於成型(xíng)中自動充填模壁。此外,為減少粉料與模壁的摩擦,還需添加(jiā)1~2%的潤滑劑(jì),如(rú)硬脂酸,及粘結劑PVA。 欲幹壓成型時需對粉體噴霧造粒,其中引入聚乙烯醇作(zuò)為粘結劑。上海(hǎi)某研究(jiū)所開(kāi)發一種水溶性(xìng)石蠟(là)用作Al203噴霧造粒的粘結(jié)劑,在加熱情況下有很好的流動性。噴霧造粒後的粉體具備流動性好、密度鬆散,流動角摩擦溫度小於30℃。顆粒級配比理想等條(tiáo)件,以獲(huò)得較大素坯密度。 成(chéng)型方法 氧(yǎng)化鋁陶瓷製(zhì)品成(chéng)型方法有(yǒu)幹壓、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(fāng)法。近(jìn)幾年來國內外又開發出壓濾成型、直接凝固注模成型、凝(níng)膠注(zhù)成(chéng)型、離心注漿(jiāng)成型與固體(tǐ)自由成型等(děng)成型(xíng)技術方法。不同的產品形狀、尺寸、複雜造型與精度的產(chǎn)品需要不同的成型方(fāng)法。 常用成型介紹: 1、幹壓成型:氧化鋁陶瓷幹壓成型技術限於形狀單純且(qiě)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(shuāng)向。壓機(jī)有(yǒu)液壓式、機械式兩種,可呈半自動或全自動成型方式。壓機壓力為200Mpa。產(chǎn)量每分鍾(zhōng)可達15~50件。由於液壓式壓機衝程壓力均勻,故在粉(fěn)料充填有差異時壓製件高度不同。而機械式壓(yā)機(jī)施加壓力大小因粉體(tǐ)充填多少而變化,易導致燒結後尺寸收縮產生差異,影響產品質量。因(yīn)此幹壓過程中粉體顆粒均(jun1)勻分布對模具充填非常重要(yào)。充填量(liàng)準確(què)與否對(duì)製造的氧化鋁陶瓷零件尺寸精度(dù)控製(zhì)影響很大。粉體(tǐ)顆粒以大(dà)於60μm、介於60~200目之間(jiān)可獲自由流動效果,取得壓(yā)力成(chéng)型效果。 2、注漿成型法:注漿成型是(shì)氧化鋁陶瓷(cí)使用早的(de)成型方法。由於采用石膏模、成本低且易於成型大尺寸、外形複雜的部件。注漿成型的關(guān)鍵是氧化(huà)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(zhī)後排氣,然後倒注入(rù)石膏模內。由於石膏模(mó)毛細管對(duì)水分(fèn)的吸附,漿料遂固化在模內。空(kōng)心注漿時,在模壁吸附漿料達要求(qiú)厚度時,還需(xū)將多餘(yú)漿料倒出。為減少坯體收縮量(liàng)、應盡量使用高濃(nóng)度漿料。 氧(yǎng)化鋁陶瓷漿(jiāng)料中還需加入有機添加劑以(yǐ)使料漿顆粒表麵形成雙(shuāng)電(diàn)層使料漿穩定懸浮不沉澱。此外還需加入乙烯醇、甲(jiǎ)基纖維素(sù)、海(hǎi)藻酸胺等(děng)粘結劑及聚(jù)丙烯(xī)胺、阿拉伯樹膠等分散劑,目的均在於使漿(jiāng)料適宜(yí)注漿成型操作。
將顆粒狀陶瓷坯體致密化並形(xíng)成固體材料的技術方法叫燒結。燒結即將坯體內顆粒間空洞排除,將少量氣(qì)體及雜質有機物排除,使顆粒之間相互生長結合,形成新的物質的方法(fǎ)。 燒成使用的加熱裝置廣泛使用電爐。除了常壓燒結(jié)即無壓燒結外,還有熱壓燒結及熱等靜壓燒結等。連續熱壓燒(shāo)結(jié)雖(suī)然提高產量,但設備和(hé)模具費(fèi)用太高,此外由於屬軸向受(shòu)熱,製(zhì)品長度受製。熱等靜壓燒成采用(yòng)高溫高(gāo)壓氣體作壓力傳遞介質,具有各向均勻受熱之優點,很適合形狀複雜製品的燒結。由於結構均勻,材料性能比冷壓燒結提高30~50%。比一般熱壓燒結(jié)提高10-15%。因此,一些(xiē)高附加值氧化鋁陶(táo)瓷產品或國防軍工需用的特殊零部件、如陶瓷軸承、反射鏡、核燃(rán)料及槍管(guǎn)等製品、場采用熱等靜壓燒成方(fāng)法。 此外,微波燒結法、電弧等離子燒結法、自蔓延燒結技術(shù)亦正在開發(fā)研究中。 精加工與封裝工序 有些氧化鋁陶瓷材料在完成燒結(jié)後,尚(shàng)需進行精加工。如可用作(zuò)人工骨的製品要求表(biǎo)麵有很(hěn)高的光潔度、如鏡(jìng)麵一樣,以(yǐ)增(zēng)加潤滑性。由於(yú)氧化鋁陶瓷材料硬度較高(gāo),需用更硬的研磨拋光磚材料對其作(zuò)精加工。如SIC、B4C或金剛鑽(zuàn)等。通常采(cǎi)用由粗到細磨料逐級磨削,表麵拋光。一般可采用<1μm微米的Al2O3微粉或金剛鑽膏進行研磨拋光。此外激光加工及超聲波(bō)加工研磨及拋(pāo)光的方法亦可采用。 氧化鋁(lǚ)陶瓷強化工(gōng)藝 為了增強氧化鋁陶瓷,顯著提高其力學強度,國外(wài)新推一種氧化鋁陶瓷強化(huà)工(gōng)藝。該工藝新穎簡單,所采取的技術手段是在氧化鋁陶瓷表麵,采(cǎi)用電子射線真空鍍膜、濺射真空鍍膜(mó)或化學(xué)氣(qì)相蒸鍍方法,鍍(dù)上一層矽化合物(wù)薄(báo)膜,在(zài)1200℃~1580℃的(de)加熱處理,使(shǐ)氧化鋁陶瓷鋼化。 經強化的氧化鋁陶瓷的力學(xué)強度可在原基礎上大幅度增長,獲得具有超高強(qiáng)度的氧化鋁陶瓷。


