氧(yǎng)化鋁陶瓷分為高純型(xíng)與普通型兩種。 高純型氧化鋁陶瓷係(xì)Al2O3含量在99.9%以上的陶瓷材料,由(yóu)於其燒結溫度高達(dá)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(fǔ)蝕性用作鈉燈管;在電子工業中可用作集成電路基板與高頻絕緣材料。 普通型氧化鋁陶瓷(cí)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%者也劃為普通氧化鋁陶瓷係列。其(qí)中99氧化鋁瓷材料用於(yú)製作高溫坩堝、耐火(huǒ)爐管及特殊耐磨材料,如(rú)陶瓷(cí)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、耐磨部(bù)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(děng)金屬封接,有的用(yòng)作電真空裝置器件。
粉體製備 將入廠的氧化鋁粉按照不同的產品要求與不同成型工藝製備成粉體材料。粉體粒度(dù)在1μm以下,若製造高純氧化鋁陶瓷製品除(chú)氧化鋁純度在99.99%外(wài),還(hái)需超細粉碎且使其粒徑分布均(jun1)勻。采用擠壓成(chéng)型或注(zhù)射成型時,粉料中需引入粘結劑與可塑劑(jì),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(tǐ)原料則不需加(jiā)入粘結劑。若采用(yòng)半自動或(huò)全(quán)自動幹(gàn)壓成型(xíng),對粉體有特別的(de)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性便於成型中自動充(chōng)填模壁(bì)。此外,為減少粉料與模壁的摩擦,還需添加1~2%的潤(rùn)滑劑,如硬脂酸,及粘結劑PVA。 欲幹(gàn)壓成型時需對(duì)粉體噴霧造粒,其中引入聚乙烯醇作為粘結劑。上海某研(yán)究所開發一(yī)種(zhǒng)水溶性石蠟用作Al203噴霧(wù)造粒的粘結劑(jì),在加熱情況下有很好的流動性。噴霧造(zào)粒後的(de)粉體具備流動性好、密度鬆散,流(liú)動(dòng)角摩擦溫度小於30℃。顆粒級配比理(lǐ)想(xiǎng)等條件,以獲得較大素坯密度。 成型方法 氧化鋁陶瓷製品(pǐn)成型(xíng)方法有幹壓、注漿(jiāng)、擠壓、冷等靜壓、注射、流延(yán)、熱壓與熱等(děng)靜壓成型等多種方法。近幾年來國(guó)內外又開(kāi)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(zì)由(yóu)成型等成型技術方法。不同的產(chǎn)品形狀、尺寸、複雜造型與精度的產品需要不同的成型方法(fǎ)。 常(cháng)用(yòng)成型介(jiè)紹(shào): 1、幹壓成型:氧化(huà)鋁陶瓷幹(gàn)壓成型技(jì)術限於形狀單純且內壁厚度超過1mm,長度與直徑之比不大於(yú)4∶1的物件。成型方法有單(dān)軸向或雙向。壓機有液壓式、機(jī)械式兩(liǎng)種,可(kě)呈半自(zì)動或全自動(dòng)成型方式。壓機壓力為200Mpa。產量每分鍾可達15~50件。由於液壓式壓機衝程壓力均勻,故在粉料充填有差異時壓(yā)製件高度(dù)不同。而機械式壓機施加壓力(lì)大小因粉體充填多少而變化,易導(dǎo)致燒結後尺寸收縮產生差異,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(tián)非常(cháng)重要。充填量準確與否對製造的氧(yǎng)化鋁陶瓷零(líng)件尺寸精度控製影響很大。粉體顆粒以大於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(jiāng)成型是氧化鋁陶瓷使用(yòng)早(zǎo)的成型方法。由(yóu)於采用石膏模、成本低(dī)且易於成型大尺寸(cùn)、外形複雜的部件。注漿成型的關鍵是氧化鋁漿(jiāng)料(liào)的製備。通常(cháng)以(yǐ)水為熔劑介質,再加入解膠劑與粘結劑,充分研磨之後(hòu)排氣(qì),然後倒注入石膏模內。由(yóu)於石膏模毛細管對水分的吸(xī)附,漿料遂固化在模(mó)內。空心注漿時,在模壁吸附漿料(liào)達要求厚度時,還需(xū)將多餘漿料倒出。為(wéi)減少坯體收縮量、應盡量使用高濃度(dù)漿料。 氧化鋁陶瓷漿料(liào)中還(hái)需加入有機添加(jiā)劑以使料漿顆(kē)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(chún)、甲基纖維素、海藻酸胺等粘結劑及聚丙烯胺、阿拉伯樹膠等分散劑,目的均在於使漿料適宜注漿成型操作。
將顆粒狀陶瓷坯體致密化並形成固(gù)體材料的(de)技術方法(fǎ)叫燒結(jié)。燒結即將坯體(tǐ)內顆粒間空洞排除,將(jiāng)少量(liàng)氣體及雜質有(yǒu)機物(wù)排除,使(shǐ)顆粒之間相互生長結合,形成新的物質的方法。 燒成使用的加熱裝置廣泛(fàn)使用電爐。除了常壓燒結(jié)即無壓燒結(jié)外,還有(yǒu)熱壓燒結及(jí)熱等靜壓燒結等。連續(xù)熱壓燒結雖然提高產量,但設備和模具費用太高,此外由於屬軸(zhóu)向受熱,製品長度受製(zhì)。熱等靜壓燒成采用高溫高壓氣體作壓力傳遞介質,具有各向均勻受熱之優點,很(hěn)適合形狀複(fù)雜製品的燒結。由於(yú)結構均勻(yún),材料性能比冷壓燒(shāo)結提高30~50%。比一般熱壓燒結提高(gāo)10-15%。因此,一些(xiē)高(gāo)附加值氧化鋁陶瓷產品或國(guó)防軍工需用的特殊零部件、如陶瓷軸承(chéng)、反(fǎn)射鏡、核燃料及槍管等製品、場采用熱等靜壓燒成方法。 此外,微波燒結法、電弧等離子燒結法、自蔓延(yán)燒結技術亦正在開發研究中。 精加工與封裝工序 有些氧化鋁陶瓷(cí)材料(liào)在(zài)完成燒結後,尚需進行精加工。如可用(yòng)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。由於氧化(huà)鋁陶瓷材料(liào)硬度較高,需用更硬的研磨拋光磚材料(liào)對其作(zuò)精加工(gōng)。如SIC、B4C或金剛鑽等。通常(cháng)采用由粗到細磨料逐級磨削,表麵拋光。一般可采用<1μm微(wēi)米的Al2O3微粉或金剛(gāng)鑽膏進行研磨拋光。此外激光加(jiā)工及超聲波加工研磨及拋光的方法亦可采用。 氧化鋁陶瓷強化工藝 為了(le)增強氧化鋁陶瓷,顯著提高其力學強度,國外新推一種氧化鋁陶瓷強(qiáng)化工(gōng)藝。該工藝新穎簡單,所采取的技術(shù)手段是在氧化鋁陶瓷表麵,采用電子射線真空鍍膜(mó)、濺射真空鍍膜或化學氣相蒸鍍方法,鍍上一層矽化合物(wù)薄膜,在1200℃~1580℃的加熱處理(lǐ),使氧(yǎng)化鋁陶(táo)瓷鋼化。 經強化的氧化鋁陶瓷的力學(xué)強(qiáng)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。