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氧化鋁陶瓷是一種以氧化鋁(Al2O3)為主體的陶(táo)瓷材料,用於厚膜集成電路。氧化鋁(lǚ)陶瓷有較好的傳導性、機械強度和耐高溫性。需要注意的是需用超聲波進行洗滌。氧化鋁陶瓷是一種用途廣(guǎng)泛的陶瓷,因為其優(yōu)越的性能,在現(xiàn)代社會的應用已經越來越廣泛,滿足於日(rì)用和特殊性能的需要。
氧化鋁陶(táo)瓷分為高純型與普通型兩種(zhǒng)。 高純型氧化鋁(lǚ)陶瓷係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,一般製成熔融玻璃以(yǐ)取代鉑坩堝(guō);利用其透光性及可(kě)耐堿金屬腐蝕性用作(zuò)鈉燈(dēng)管;在電子工業中可用作集成電路(lù)基板與高頻絕緣材料。 普(pǔ)通型(xíng)氧化鋁陶瓷係按Al2O3含量不(bú)同分為99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品(pǐn)種,有時Al2O3含量在80%或75%者也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溫坩堝、耐(nài)火爐管及特殊耐磨(mó)材料,如陶瓷軸承、陶瓷密封(fēng)件(jiàn)及水閥片等(děng);95氧化鋁瓷主要用(yòng)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、鉭等金屬封接,有的用作電真空裝置器(qì)件。
粉體製備 將入廠的(de)氧化鋁粉按照不同的產品要求(qiú)與不同成型工藝製(zhì)備成粉體(tǐ)材料。粉體粒度在1μm以下,若製造高純氧化鋁陶瓷製品除氧化鋁(lǚ)純度在99.99%外,還需超細粉碎且使其粒徑(jìng)分布均勻。采用擠壓成型或(huò)注射成型時,粉料中需引入粘結劑與可塑劑,一般為重量比(bǐ)在10-30%的熱塑(sù)性塑(sù)膠或樹脂有(yǒu)機粘結劑應與氧化鋁粉體在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(xíng)的粉體原料則不需加入粘結劑。若采用半自動或全(quán)自動幹壓成型,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(chéng)現圓球狀,以利於提(tí)高粉體流動性便於成型中自動充填模壁。此外,為(wéi)減少粉料與(yǔ)模壁的摩擦,還需添加(jiā)1~2%的潤滑劑,如硬脂酸,及粘結劑PVA。 欲幹壓成型時需(xū)對粉體(tǐ)噴霧造粒,其中(zhōng)引入聚乙烯醇作(zuò)為粘(zhān)結劑。上海某研究所(suǒ)開發一(yī)種水溶性石蠟用作Al203噴霧造粒的粘結劑,在加熱情況下有很好的流動性。噴霧造粒(lì)後的粉體必須具備流動性好、密度鬆散,流動(dòng)角摩擦溫度小於30℃。顆(kē)粒級配(pèi)比理想等條件,以獲得較大素坯密(mì)度。 成型方(fāng)法 氧化鋁陶瓷製品成型方法有幹壓、注漿、擠(jǐ)壓、冷(lěng)等靜壓(yā)、注射、流延、熱壓與熱等靜壓成(chéng)型等多種方法。近幾年來(lái)國內外又開發出壓濾成型、直接凝(níng)固注模成型、凝膠注成型、離心注(zhù)漿成型與固體自由成型等成(chéng)型技術方(fāng)法。不同的產品形狀、尺寸、複雜造型(xíng)與精(jīng)度的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限於形狀單純且內壁厚度超過1mm,長度(dù)與直徑之比不大於4∶1的物件。成(chéng)型方法有單軸向或雙向。壓機有液壓式、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製件高度不同。而機械式壓機施加壓力大小因粉(fěn)體充填多少而變化,易導致燒結後尺寸收縮產生差異,影響產品質量。因此幹壓過程(chéng)中粉體顆粒均勻分布對模具充填非常重要。充填(tián)量準確與否對製造(zào)的氧化(huà)鋁陶瓷零件尺寸精度控製影響很大。粉體顆粒以大於60μm、介於60~200目之間可獲自由(yóu)流動效(xiào)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(yòng)早的成型方法。由於采用石膏(gāo)模、成本低且易於成型大尺寸、外形複雜(zá)的部件。注漿成型的關鍵是氧化鋁(lǚ)漿料的製備。通常以(yǐ)水為熔劑介質,再加入解膠劑與(yǔ)粘結劑,充分研磨(mó)之後排氣,然後倒注入石膏模內。由(yóu)於(yú)石膏模毛細(xì)管對(duì)水分的(de)吸附,漿料遂(suí)固化在模內。空心注漿時,在模(mó)壁吸附漿料達要(yào)求厚度時,還需將多餘漿料倒出。為減少(shǎo)坯體收縮量(liàng)、應盡量使(shǐ)用(yòng)高(gāo)濃(nóng)度漿料。 氧化鋁(lǚ)陶瓷漿料中還需加入有機添加劑以使料漿顆粒表(biǎo)麵形(xíng)成雙電層使料漿穩定懸浮不沉澱(diàn)。此外還(hái)需加入乙烯醇、甲基(jī)纖維素(sù)、海藻酸胺等粘結劑及聚丙烯(xī)胺、阿拉伯樹膠等分散劑(jì),目的均在於使漿料適宜注漿成型操作。