氧化鋁陶(táo)瓷(cí)分為高純型與普通型兩種。 高純型氧化鋁陶瓷係Al2O3含(hán)量在(zài)99.9%以上的陶瓷材料(liào),由(yóu)於(yú)其燒結溫度高達1650—1990℃,透射波長為1~6μm,一般製(zhì)成熔融玻(bō)璃以取代鉑坩堝;利用其透光性及可耐堿金屬腐蝕性用作(zuò)鈉燈管;在電子工業中可用作集成電路基(jī)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(cí)、85瓷等品種,有時Al2O3含量在80%或75%者也劃為(wéi)普通氧化鋁陶瓷係列。其中99氧化鋁瓷材料用於製作高溫(wēn)坩堝、耐火爐管及特殊耐磨材料,如陶瓷(cí)軸承、陶瓷(cí)密封件(jiàn)及水閥片等;95氧化鋁瓷主要(yào)用作耐腐蝕、耐磨部件;85瓷中由於常摻入部分(fèn)滑石,提(tí)高(gāo)了電性能與機械(xiè)強度,可與鉬、铌、鉭等金屬封接,有的用作電真空裝置器件。
粉體製備 將(jiāng)入廠的氧化鋁粉按照(zhào)不同的產(chǎn)品(pǐn)要求與不同成型工(gōng)藝製備成粉體材料。粉體粒度在1μm以下(xià),若製造高純氧化鋁陶瓷製品除氧化(huà)鋁(lǚ)純度在(zài)99.99%外,還需超細粉(fěn)碎且使其粒徑分布均勻(yún)。采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(yǔ)氧化鋁(lǚ)粉體在150-200溫度下(xià)均(jun1)勻混合,以利於成型操作。采用熱(rè)壓工藝成型(xíng)的粉體(tǐ)原料則不需(xū)加入粘結(jié)劑。若采用半自動或全(quán)自動幹壓(yā)成型,對粉體有特別的工藝要求,需要采用噴霧(wù)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(liú)動性便於成型中自動充(chōng)填模壁。此外,為(wéi)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。 欲幹壓成型時需對粉體噴霧(wù)造粒,其中引入聚乙烯醇作(zuò)為粘結劑。上海某研究所(suǒ)開發一種水溶性石蠟用(yòng)作Al203噴霧造粒的粘結劑(jì),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(dù)小於(yú)30℃。顆粒級配比理(lǐ)想等條件,以獲得較(jiào)大素坯密(mì)度。 成型方法 氧化鋁陶瓷製品成型(xíng)方法有幹壓、注漿、擠壓、冷(lěng)等靜壓、注射、流延、熱壓與熱等靜壓成型等多種方(fāng)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(de)產品形狀、尺寸、複(fù)雜造型與(yǔ)精(jīng)度的(de)產品需要不同的成型方法。 常用成型介紹: 1、幹壓成型:氧化鋁陶瓷幹壓成型技術(shù)限於形狀單純且內壁(bì)厚度超(chāo)過1mm,長度與直徑之比不大(dà)於4∶1的物件(jiàn)。成型方(fāng)法(fǎ)有單軸向或雙向。壓機(jī)有液(yè)壓式、機械式兩種(zhǒng),可呈半自動或全自動成型方(fāng)式。壓機壓力為200Mpa。產量每分鍾可達15~50件。由於(yú)液(yè)壓式壓機衝程壓力均勻,故在粉料充填有差異時壓製件(jiàn)高度不同。而機械式壓機(jī)施加壓(yā)力大小因粉體充填多少而變化,易導致燒結後尺寸收(shōu)縮產生差異,影響產品質(zhì)量。因此幹壓過程中粉體(tǐ)顆粒均勻分布對(duì)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製影響很大。粉體顆粒以(yǐ)大於60μm、介於60~200目之間可獲(huò)自由流動效果,取得壓力成型效果。 2、注漿成型法:注漿成(chéng)型是氧化鋁陶瓷使用早的成型方法。由於采用石膏模、成本低且易於成型大尺(chǐ)寸、外形複雜的部件。注漿成型的關鍵(jiàn)是氧化鋁(lǚ)漿料的製(zhì)備。通常(cháng)以水為(wéi)熔劑介質(zhì),再加入解膠(jiāo)劑與粘結劑,充分研磨之(zhī)後排氣,然後倒注(zhù)入石膏模(mó)內(nèi)。由於石膏模毛細管(guǎn)對水分的吸附,漿料遂(suí)固(gù)化在模內。空心注(zhù)漿時,在(zài)模壁吸附漿料達(dá)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(nóng)度漿料。 氧化鋁(lǚ)陶瓷漿料中還(hái)需加入有機添加劑以使料漿顆粒表麵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(hǎi)藻酸胺等(děng)粘結劑及聚丙烯胺、阿(ā)拉伯樹(shù)膠等分散劑,目的(de)均(jun1)在於(yú)使漿料適宜注漿(jiāng)成型操作。
將顆粒狀陶(táo)瓷坯體致密化並形成固體材料的技術方法叫燒(shāo)結。燒結即將坯(pī)體內顆粒間空洞排除,將少量氣體及雜質有機物排除,使顆粒之間相互生長結合,形成新的(de)物質的方法。 燒成使用的加熱裝置廣泛使用電爐。除了常壓燒結即無壓燒結外,還有(yǒu)熱壓燒結及熱等靜壓燒結等(děng)。連續熱壓燒結雖然提高產量,但設備和模具費用(yòng)太高,此外由(yóu)於屬軸向受熱,製品長度受製。熱等靜壓燒成采用高溫(wēn)高壓氣體作壓力傳遞介質(zhì),具有各向均勻受熱之優點,很適合(hé)形狀複雜製品的燒結。由於(yú)結構均勻,材料性(xìng)能(néng)比冷壓燒(shāo)結提高30~50%。比一般熱壓燒結提高10-15%。因此,一些高附加值氧化鋁(lǚ)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、核燃料及槍管等製品、場采用熱(rè)等靜壓燒成方法。 此(cǐ)外,微波燒結法、電弧(hú)等離子燒結法、自蔓延燒結(jié)技術亦正在開發(fā)研究中。 精加工與封裝工序 有些氧化鋁陶(táo)瓷材料(liào)在完成燒結後,尚需進行精加工。如可用作人工骨的製品要求表麵有很高的光潔度、如鏡麵一樣,以增加潤滑性。由於(yú)氧化鋁陶瓷材料硬度較高,需用更硬的研磨拋光磚材料對其作精加工。如(rú)SIC、B4C或(huò)金剛(gāng)鑽等。通常采用(yòng)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(wēi)粉或金剛鑽膏進行研磨拋光(guāng)。此外激(jī)光加工及超聲波加工研(yán)磨及拋光的方法亦(yì)可采用。 氧化鋁陶(táo)瓷強(qiáng)化(huà)工藝 為了增強氧化鋁(lǚ)陶瓷,顯著提高其力學強度,國外新推一種(zhǒng)氧化鋁陶瓷強化工藝。該工(gōng)藝新穎簡單,所采取的技術手段是在氧化鋁陶瓷表麵,采用電子射線真空鍍(dù)膜(mó)、濺射真空(kōng)鍍膜(mó)或化學氣相蒸鍍方法,鍍上一層矽化合(hé)物薄膜,在1200℃~1580℃的加熱處理,使氧化鋁(lǚ)陶瓷鋼化。 經(jīng)強化的氧化鋁陶瓷的(de)力學強度可在原基礎上大幅度增長,獲得具有超(chāo)高強度的氧化鋁陶瓷。