氧化鋁陶瓷分為高純(chún)型與普通型兩種。 高純型氧化(huà)鋁陶(táo)瓷係Al2O3含量在99.9%以上的陶瓷材料(liào),由於其燒結溫度高達1650—1990℃,透射波長為1~6μm,一般(bān)製成熔融玻璃(lí)以取代鉑坩堝;利用其透光性及可耐(nài)堿(jiǎn)金屬腐蝕性用作鈉燈管;在電子(zǐ)工業中可(kě)用作集(jí)成電路基板與高頻(pín)絕緣材料(liào)。 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(yě)劃為(wéi)普通氧化鋁陶瓷係列。其中99氧化鋁瓷材料用於製(zhì)作高溫坩堝、耐火爐管及特殊(shū)耐磨(mó)材料,如陶瓷軸承、陶瓷密封件及水閥片等;95氧化鋁瓷主要用作耐腐蝕、耐磨部件;85瓷中由於常摻入部(bù)分滑石,提高了電性能與機械強度,可與鉬、铌、鉭等(děng)金屬封接,有的用作電真空裝置器件(jiàn)。
粉體製備 將入廠的氧(yǎng)化鋁粉按照(zhào)不同的產品要求與不同成型工藝製備成粉體材(cái)料。粉體粒度在1μm以下,若製造高(gāo)純(chún)氧化鋁陶瓷製(zhì)品(pǐn)除(chú)氧化鋁純度在(zài)99.99%外,還需超細(xì)粉碎且使其粒徑分布均(jun1)勻。采(cǎi)用擠壓成型或注射成型(xíng)時,粉料中需引入粘結劑與可塑(sù)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(tǐ)在150-200溫度下均勻混合,以利於成型操作。采用熱壓工藝成型的粉體原料則不需加入粘結劑。若采用半自動或全自動幹(gàn)壓成型,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(shǐ)其呈現圓(yuán)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(liào)與模壁的摩擦,還需添加1~2%的潤滑劑,如硬脂酸,及粘(zhān)結劑PVA。 欲幹壓成型時需對粉體噴霧造粒,其中(zhōng)引入聚乙烯醇作為粘結劑。上海某研究所開發一種水溶性石(shí)蠟用作Al203噴(pēn)霧造粒的(de)粘(zhān)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(cā)溫度小於(yú)30℃。顆粒級配(pèi)比(bǐ)理想(xiǎng)等條(tiáo)件,以獲得較大素坯密度。 成型(xíng)方(fāng)法 氧化鋁陶(táo)瓷製品成型方法有幹壓、注漿、擠壓(yā)、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(lái)國內外又開發出壓濾成型、直(zhí)接凝固注模成(chéng)型、凝膠注成型、離心注(zhù)漿成型與固體自由成(chéng)型(xíng)等成型技術方法。不同的產(chǎn)品形狀、尺寸、複雜造型與精度的(de)產品需要不同的成型方法。 常用成(chéng)型(xíng)介紹: 1、幹壓成型:氧化(huà)鋁陶瓷幹壓成型技術(shù)限於形狀單純且內(nèi)壁厚度超過1mm,長度與直徑之比不大於(yú)4∶1的物件。成型(xíng)方法有單軸向或雙(shuāng)向。壓機有液壓(yā)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(liàng)每分鍾(zhōng)可達15~50件。由於液壓式壓(yā)機衝(chōng)程壓力均勻,故在粉料充(chōng)填有差異時壓(yā)製件高度不同(tóng)。而機械式壓機施(shī)加(jiā)壓力大小因粉體充填多少而變化,易導致燒結後尺寸(cùn)收縮產生(shēng)差異,影響產品質量。因此幹壓過程中(zhōng)粉體顆粒均勻(yún)分布對模具充填非(fēi)常重要。充填量準(zhǔn)確與否對製造的氧化鋁陶瓷零(líng)件尺寸精度控製(zhì)影響很大。粉體顆粒以大(dà)於60μm、介於60~200目之間可獲自由流動效果,取得壓力成型效果。 2、注漿成(chéng)型法:注漿成型是氧化鋁(lǚ)陶瓷使用早的成型方(fāng)法。由於采用石膏模、成本低且易於成型大尺寸、外形(xíng)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(liào)達要(yào)求厚度時,還(hái)需將多餘漿料倒出。為(wéi)減少坯體收縮量、應盡量(liàng)使用高濃度漿料。 氧化鋁陶瓷漿料中還需加入(rù)有機添加(jiā)劑以使(shǐ)料(liào)漿顆粒表麵形成雙(shuāng)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(ā)拉伯樹膠等分散劑,目的均在於使漿料適宜注漿成型操作。
將顆粒狀陶瓷坯體(tǐ)致(zhì)密化(huà)並形成固體材料(liào)的技術方法叫燒結。燒結(jié)即將坯體內顆粒間(jiān)空洞排除,將少量氣體及雜質有機(jī)物排除,使顆粒之間相互生長(zhǎng)結合,形成新(xīn)的物質的(de)方法。 燒成使用的(de)加(jiā)熱裝置廣泛使用電爐。除(chú)了常壓燒結即無壓燒結外,還有熱壓燒結及熱等靜壓燒結等。連續熱壓燒結雖然提高產量,但設備(bèi)和(hé)模具費(fèi)用太高,此(cǐ)外由於屬軸(zhóu)向受熱,製品長度受製。熱等靜壓燒成采用高溫高壓氣體(tǐ)作壓力傳遞介質,具有各向均勻受(shòu)熱之優點,很適合形狀複雜製品的燒結。由於結構均勻,材(cái)料性能比冷壓(yā)燒結提高30~50%。比一般熱壓燒結提高(gāo)10-15%。因此,一些高附(fù)加值氧化鋁陶瓷產品或國防軍工需用的特(tè)殊零部件(jiàn)、如(rú)陶瓷(cí)軸承、反射鏡(jìng)、核燃料及(jí)槍管等製品、場采用(yòng)熱等靜壓燒成方法。 此(cǐ)外,微波燒(shāo)結(jié)法、電弧等離子燒結法、自蔓延燒結技術亦正在開發研究中。 精加工(gōng)與封裝(zhuāng)工序 有些(xiē)氧化鋁陶(táo)瓷材料在完成燒(shāo)結後,尚需進行精加工。如可用作人工骨的製品(pǐn)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(gāo),需用更(gèng)硬(yìng)的研磨(mó)拋光(guāng)磚材料對其作精加工。如SIC、B4C或金(jīn)剛鑽等。通(tōng)常采用由粗到細(xì)磨料逐級磨削,表麵拋光(guāng)。一般(bān)可(kě)采用<1μm微米的Al2O3微粉或金剛鑽膏進行研(yán)磨拋光。此外激光加工及超聲波加工研磨及拋光的方(fāng)法亦(yì)可采用。 氧化鋁陶瓷強化工藝 為了增強氧化鋁陶(táo)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。該工藝新穎簡單,所(suǒ)采取的技術手段是(shì)在氧化鋁陶瓷表麵,采用電子射(shè)線真空鍍膜、濺射真空鍍膜或化學氣相蒸鍍方法,鍍上一層矽化合物薄膜,在1200℃~1580℃的加(jiā)熱處理,使氧化鋁陶瓷鋼化。 經強(qiáng)化的氧化鋁陶瓷的力學強度可在原基礎上大幅度增長(zhǎng),獲得具有(yǒu)超(chāo)高強度(dù)的氧化鋁陶瓷。