氧化鋁陶(táo)瓷分為高(gāo)純型(xíng)與普通型兩種。 高純型氧化鋁陶瓷係Al2O3含量在99.9%以上(shàng)的(de)陶瓷材料,由於其燒結溫度高達(dá)1650—1990℃,透射(shè)波長為1~6μm,一(yī)般製成熔融玻璃以(yǐ)取代鉑坩堝;利用其透光性及可耐堿金屬腐蝕性用作鈉燈管;在電子工業中可用作集成電路基板與高(gāo)頻絕緣材料。 普通型氧化鋁陶瓷(cí)係按(àn)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(yě)劃為普通氧化鋁陶瓷係列。其中99氧化鋁瓷材料用於製作高(gāo)溫坩堝、耐火爐管及特殊耐磨材料,如陶瓷軸承、陶瓷密封件及水閥片(piàn)等;95氧化鋁瓷主要用作耐腐蝕(shí)、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(dù),可與鉬、铌、鉭等金屬封接,有的用作電(diàn)真空裝置器件。
粉體製備 將入廠的氧化鋁粉(fěn)按照不(bú)同(tóng)的產品(pǐn)要求與不同成型工藝製(zhì)備(bèi)成粉體(tǐ)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鋁純(chún)度在99.99%外,還需超細粉碎且使其粒徑分布均勻。采用(yòng)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(wéi)重量比在10-30%的熱塑(sù)性塑(sù)膠或樹脂有(yǒu)機粘結劑應與(yǔ)氧化鋁粉體在150-200溫度下均勻混(hún)合,以利於(yú)成型操作。采用熱壓工藝(yì)成型的粉體原料則不需(xū)加入粘結劑。若采用半自動或全自動幹壓成型,對粉體有特別的工藝要求,需要采用噴霧造粒(lì)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(zì)動充填模壁。此外,為減少粉(fěn)料與模壁的摩擦,還需添加(jiā)1~2%的潤滑劑,如硬脂酸,及粘結(jié)劑PVA。 欲幹壓成型時需對粉體噴霧(wù)造(zào)粒,其中(zhōng)引入聚乙烯醇作(zuò)為粘結劑。上海某研究所開(kāi)發一種(zhǒng)水(shuǐ)溶(róng)性(xìng)石蠟用作(zuò)Al203噴霧造粒的粘結劑,在(zài)加熱情(qíng)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,以獲得較大素(sù)坯密度。 成型方法 氧化鋁陶瓷製品成型方法有幹壓、注漿、擠壓、冷等靜壓、注射、流(liú)延、熱壓與熱等靜壓(yā)成型等多種方法(fǎ)。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(zhuàng)、尺寸、複雜造型與精度的產品需要不同的成型方法。 常用成型介紹: 1、幹壓(yā)成型:氧化鋁陶瓷幹壓成型技(jì)術限於形狀單純且內(nèi)壁厚度超過1mm,長度與直(zhí)徑之比不大於4∶1的物件。成型方法有單軸向(xiàng)或雙向(xiàng)。壓機有(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。產量每分鍾(zhōng)可達15~50件(jiàn)。由(yóu)於液壓式壓機衝程壓力均勻,故在(zài)粉料(liào)充填(tián)有差異時壓製件(jiàn)高度不(bú)同。而機械式壓機施加(jiā)壓力大小因粉體(tǐ)充填多少而變化,易導致燒結(jié)後尺寸收縮產生差(chà)異,影響產品質量。因此幹壓過程中粉體顆粒均勻分布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(chǐ)寸精度(dù)控製影響很大(dà)。粉體顆粒以大於60μm、介於60~200目之間可獲(huò)自(zì)由流動效果,取得(dé)壓力成型(xíng)效果。 2、注漿成型法:注漿成型是氧化鋁陶瓷使用早的成型方法。由(yóu)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(xíng)的關鍵是氧(yǎng)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(rán)後倒注入(rù)石膏模內。由於石膏模毛細管對水分的(de)吸附,漿料遂固(gù)化在模內。空心注漿時,在模壁吸附漿料達要求厚(hòu)度時,還需將多餘漿料倒出。為減少坯體收縮量、應(yīng)盡量使用高濃度漿料(liào)。 氧化鋁陶瓷漿料中還需(xū)加入有機添加劑以使料漿顆粒表麵形(xíng)成雙電(diàn)層使料漿穩定懸浮不沉澱。此(cǐ)外還需加入乙烯(xī)醇、甲基纖維(wéi)素、海藻酸胺等粘結劑及聚丙烯胺、阿拉伯樹膠等分散劑(jì),目的(de)均在於使漿料適宜注漿成型(xíng)操作。
將顆粒狀陶瓷坯體致密化並形成固體材料的技術方法叫燒結。燒結(jié)即將坯體內顆粒(lì)間空洞排除,將少量氣體及雜質有機物排(pái)除,使顆粒之間相互生長結合,形成(chéng)新(xīn)的(de)物質(zhì)的方法。 燒成使用的加熱裝置廣泛使用電爐。除了常(cháng)壓燒結即無壓(yā)燒(shāo)結外,還(hái)有(yǒu)熱壓燒結及熱等靜(jìng)壓燒結等。連續熱壓燒結雖(suī)然提高產量,但設備和模(mó)具費(fèi)用太高,此外(wài)由(yóu)於屬軸向受(shòu)熱,製品長度受製。熱等靜壓燒成采用高溫高壓氣體作壓力傳遞介質(zhì),具有各向均勻受熱之優點(diǎn),很適合形狀複(fù)雜製品的燒結。由於結構均勻,材料性(xìng)能比冷壓燒(shāo)結提高30~50%。比一般熱壓燒結提高(gāo)10-15%。因此,一些高附加值氧化鋁陶瓷(cí)產品或國防軍工需用的特殊零部件、如陶瓷軸(zhóu)承、反射鏡、核燃(rán)料及槍管等製品(pǐn)、場采用熱等(děng)靜壓燒成方(fāng)法。 此外,微波燒結法、電(diàn)弧等離子燒結法(fǎ)、自蔓延燒結技術亦正在開發研究中。 精(jīng)加工與封裝工(gōng)序 有些氧化鋁陶(táo)瓷(cí)材料在完成燒結(jié)後,尚需進(jìn)行精加工(gōng)。如可(kě)用作人工骨的製品要求表麵有很高的(de)光潔度、如鏡(jìng)麵一樣,以(yǐ)增加潤滑性。由於氧化鋁陶瓷材料硬度較高,需用更(gèng)硬的研磨拋光磚材料對其作精加工。如SIC、B4C或金剛鑽等。通常采用(yòng)由粗(cū)到細(xì)磨料逐級磨削,表麵拋光。一(yī)般(bān)可(kě)采用<1μm微米的Al2O3微(wēi)粉或金剛(gāng)鑽膏(gāo)進行研磨拋光。此外激光加工(gōng)及超聲波加工研磨(mó)及拋光的(de)方法(fǎ)亦可采用。 氧化鋁陶瓷強(qiáng)化工藝 為了增強氧化(huà)鋁陶瓷,顯著提高其力學強度,國外新推一種氧化鋁陶瓷強化工藝。該(gāi)工藝新穎簡單,所采取的(de)技術手段是在氧化鋁陶瓷表麵,采用電子射線真(zhēn)空鍍膜、濺射真空鍍膜或化(huà)學氣相蒸鍍方(fāng)法,鍍上一層(céng)矽化(huà)合物薄膜,在1200℃~1580℃的加熱處(chù)理,使氧化鋁陶瓷鋼化。 經強化的(de)氧化鋁陶(táo)瓷的力學(xué)強度可在原基礎上大幅度增長(zhǎng),獲得具有超(chāo)高強度的氧化鋁陶瓷。