氧化鋁陶瓷制作工藝簡介 (1)

1、氧化鋁陶瓷制作工藝簡介氧化鋁陶瓷目前分為高純型與普通型兩種。高純型氧化鋁陶瓷系Ａｌ２Ｏ３含量在９９９％以上的陶瓷材料，由于其燒結(jié)溫度高達(dá)１６５０—１９９０℃，透射波長為１～６μｍ，一般制成熔融玻璃以取代鉑坩堝：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(yè)中可用作集成電路基板與高頻絕緣材料。普通型氧化鋁陶瓷系按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系列。

2、其中９９氧化鋁瓷材料用于制作高溫坩堝、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等；９５氧化鋁瓷主要用作耐腐蝕、耐磨部件；８５瓷中由于常摻入部分滑石，提高了電性能與機(jī)械強(qiáng)度，可與鉬、鈮、鉭等金屬封接，有的用作電真空裝置器件。其制作工藝如下：一粉體制備：鄭州玉發(fā)集團(tuán)是中國最大的白剛玉生產(chǎn)商，和中科院上海硅酸鹽研究所成立玉發(fā)新材料研究中心研究生產(chǎn)多品種α氧化鋁。專注白剛玉和煅燒α氧化鋁近30年，因為專注所以專業(yè)，聯(lián)系QQ2596

3、686490，電話156390七七八八一。將入廠的氧化鋁粉按照不同的產(chǎn)品要求與不同成型工藝制備成粉體材料。粉體粒度在１μｍ微米以下，若制造高純氧化鋁陶瓷制品除氧化鋁純度在９９９９％外，還需超細(xì)粉碎且使其粒徑分布均勻。采用擠壓成型或注射成型時，粉料中需引入粘結(jié)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(jī)粘結(jié)劑應(yīng)與氧化鋁粉體在１５０—２００℃溫度下均勻混合，以利于成型操作。采用熱壓工藝成型的粉體原料則不需加入粘結(jié)劑。若采用半

4、自動或全自動干壓成型，對粉體有特別的工藝要求，需要采用噴霧造粒法對粉體進(jìn)行處理、使其呈現(xiàn)圓球狀，以利于提高粉體流動性便于成型中自動充填模壁。此外，為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(jié)劑ＰＶＡ。欲干壓成型時需對粉體噴霧造粒，其中引入聚乙烯醇作為粘結(jié)劑。近年來上海某研究所開發(fā)一種水溶性石蠟用作Ａｌ２Ｏ３噴霧造粒的粘結(jié)劑，在加熱情況下有很好的流動性。噴霧造粒后的粉體必須具備流動性好、密度松散，流動角摩擦溫度小于３０℃

5、。顆粒級配比理想等條件，以獲得較大素坯密度。二成型方法：氧化鋁陶瓷制品成型方法有干壓、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法。近幾年來國內(nèi)外又開發(fā)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(shù)方法。不同的產(chǎn)品形狀、尺寸、復(fù)雜造型與精度的產(chǎn)品需要不同的成型方法。摘其常用氧化鋁陶瓷的低溫?zé)Y(jié)技術(shù)氧化鋁陶瓷是一種以Ａｌ２Ｏ３為主要原料，以剛玉（α—Ａｌ２Ｏ３）為主晶相的陶瓷材料。因其具有

6、機(jī)械強(qiáng)度高、硬度大、高頻介電損耗小、高溫絕緣電阻高、耐化學(xué)腐蝕性和導(dǎo)熱性良好等優(yōu)良綜合技術(shù)性能，以及原料來源廣、價格相對便宜、加工制造技術(shù)較為成熟等優(yōu)勢，氧化鋁陶瓷已被廣泛應(yīng)用于電子、電器、機(jī)械、化工、紡織、汽車、冶金和航空航天等行業(yè)，成為目前世界上用量最大的氧化物陶瓷材料。然而，由于氧化鋁熔點高達(dá)２０５０℃，導(dǎo)致氧化鋁陶瓷的燒結(jié)溫度普遍較高（參見表一中標(biāo)準(zhǔn)燒結(jié)溫度），從而使得氧化鋁陶瓷的制造需要使用高溫發(fā)熱體或高質(zhì)量的燃料以及高級耐火

7、材料作窯爐和窯具，這在一定程度上限制了它的生產(chǎn)和更廣泛的應(yīng)用。因此，降低氧化鋁陶瓷的燒結(jié)溫度，降低能耗，縮短燒成周期，減少窯爐和窯具損耗，從而降低生產(chǎn)成本，一直是企業(yè)所關(guān)心和急需解決的重要課題。目前，對氧化鋁陶瓷低溫?zé)Y(jié)技術(shù)的研究工作已很廣泛和深入，從７５瓷到９９瓷都有系統(tǒng)的研究，業(yè)已取得顯著成效。表一是已實現(xiàn)的各類氧化鋁陶瓷低溫?zé)Y(jié)情況。表中低溫?zé)Y(jié)氧化鋁陶瓷的各項機(jī)電性能均達(dá)到了相應(yīng)瓷種的國家標(biāo)準(zhǔn)，甚至中鋁瓷在某些技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上超過高鋁

8、瓷的國標(biāo)，如中科院上海硅酸鹽研究所研制的１３６０℃燒成的８５瓷，其抗彎強(qiáng)度超過９９％Ａｌ２Ｏ３陶瓷的國標(biāo)，各項電性能都優(yōu)于９５％Ａｌ２Ｏ３瓷的國標(biāo)；Ａｌ２Ｏ３含量分別為９０％和９５％的低溫?zé)Y(jié)陶瓷，其機(jī)電性能都優(yōu)于９５瓷及９９瓷的國標(biāo)。縱觀當(dāng)前各種氧化鋁瓷的低溫?zé)Y(jié)技術(shù)，歸納起來，主要是從原料加工、配方設(shè)計和燒成工藝等三方面來采取措施，下面分別加以概述。一、通過提高Ａｌ２Ｏ３粉體的細(xì)度與活性降低瓷體燒結(jié)溫度。與塊狀物相比，粉體具有很大的

9、比表面積，這是外界對粉體做功的結(jié)果。利用機(jī)械作用或化學(xué)作用來制備粉體時所消耗的機(jī)械能或化學(xué)能，部分將作為表面能而貯存在粉體中，此外，在粉體的制備過程中，又會引起粉粒表面及其內(nèi)部出現(xiàn)各種晶格缺陷，使晶格活化。由于這些原因，粉體具有較高的表面自由能。粉體的這種表面能是其燒結(jié)的內(nèi)在動力。因此，Ａｌ２Ｏ３粉體的顆粒越細(xì)，活化程度越高，粉體就越容易燒結(jié)，燒結(jié)溫度越低。在氧化鋁瓷低溫?zé)Y(jié)技術(shù)中，使用高活性易燒結(jié)Ａｌ２Ｏ３粉體作原料是重要的手段之一，

10、因而粉體制備技術(shù)成為陶瓷低溫?zé)Y(jié)技術(shù)中一個基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。目前，制備超細(xì)活化易燒結(jié)Ａｌ２Ｏ３粉體的方法分為二大類，一類是機(jī)械法，另一類是化學(xué)法。機(jī)械法是用機(jī)械外力作用使Ａｌ２Ｏ３粉體顆粒細(xì)化，常用的粉碎工藝有球磨粉碎、振磨粉碎、砂磨粉碎、氣流粉碎等等。通過機(jī)械粉碎方法來提高粉料的比表面積，盡管是有效的，但有一定限度，通常只能使粉料的平均粒徑小至１μｍ左右或更細(xì)一點，而且有粒徑分布范圍較寬，容易帶入雜質(zhì)的缺點。近年來，采用濕化學(xué)法制造超細(xì)高純Ａ