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氧化鋁陶瓷是一種以氧化鋁(Al2O3)為主體的(de)陶瓷材料,用於厚膜集成電路。氧化鋁陶瓷有較好的(de)傳導(dǎo)性(xìng)、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(lǚ)陶瓷是一(yī)種用途廣泛的陶瓷,因為其優越的(de)性能,在現代社會的應用已經越來越廣泛,滿足於日用和(hé)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)。 高純型氧化鋁陶瓷係Al2O3含量(liàng)在99.9%以上的陶瓷材料(liào),由於其燒結(jié)溫度高達(dá)1650—1990℃,透射波長為1~6μm,一般製成熔融玻璃以(yǐ)取代鉑坩堝;利用其透光性及可(kě)耐堿金(jīn)屬腐蝕性用作鈉燈管(guǎn);在(zài)電子工業中可用作(zuò)集成電路基板(bǎn)與高頻絕緣材料。 普通(tōng)型氧化(huà)鋁陶瓷係按Al2O3含量不同(tóng)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(lǚ)陶瓷係列。其中99氧化鋁瓷材料用於製作高溫坩堝、耐火爐管及特殊耐磨(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(yòng)作耐腐(fǔ)蝕、耐磨部件;85瓷中由(yóu)於常摻(chān)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(xíng)工藝製備(bèi)成粉體材料。粉體粒度在1μm以下(xià),若製造高純(chún)氧化鋁陶瓷製品除氧化鋁純度(dù)在(zài)99.99%外,還需超細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(zhōng)需引入粘結劑(jì)與可塑(sù)劑,一般為重(chóng)量比在10-30%的(de)熱塑性(xìng)塑(sù)膠或樹脂有機粘結劑應與氧化鋁(lǚ)粉體在150-200溫度下均勻混合,以利於成型操(cāo)作(zuò)。采用熱壓工藝(yì)成型的(de)粉體(tǐ)原料則不需加入粘(zhān)結劑。若采用半自動(dòng)或全自動幹壓成型,對(duì)粉體(tǐ)有特別的工藝要求,需要采(cǎi)用噴霧造粒法對粉(fěn)體進行處理、使其呈現圓球狀,以利(lì)於提(tí)高粉體流(liú)動性便於成型中自動充填(tián)模壁。此外(wài),為減(jiǎn)少粉(fěn)料與模壁的摩擦,還需添加1~2%的潤滑劑,如硬脂(zhī)酸,及粘結劑PVA。 欲幹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。上海某研究所開發一種水溶性石(shí)蠟用作Al203噴霧造粒(lì)的粘結劑,在(zài)加熱情況下有很(hěn)好的(de)流動性。噴霧造粒後的粉(fěn)體具備流(liú)動性好、密度鬆散,流動角摩擦溫度小於30℃。顆粒級配比理(lǐ)想等條件(jiàn),以獲得較大素坯密度。 成型方法 氧化鋁陶瓷製品成型方(fāng)法有幹壓、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(fǎ)。近幾年來國內外又開發出壓濾成型、直接凝固注模成(chéng)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。不同的產品形狀、尺寸、複雜造型與精度(dù)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(huà)鋁陶瓷幹壓成型技術限於形狀單純且內壁厚度超(chāo)過1mm,長度與直徑之比不(bú)大於4∶1的物件。成型(xíng)方(fāng)法(fǎ)有單軸向或雙向(xiàng)。壓機有液壓式、機械式兩種,可呈半(bàn)自動或全自動成型方式。壓機壓力(lì)為200Mpa。產量每分(fèn)鍾可達15~50件。由於液壓式(shì)壓機衝程壓力均勻,故在粉料充填有(yǒu)差(chà)異(yì)時壓製件高度不同。而機械式壓機施加壓力大小因粉體充(chōng)填多少而變化,易導(dǎo)致燒(shāo)結(jié)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(duì)模具充填非常重要。充填(tián)量準確與否對(duì)製造的氧化(huà)鋁陶瓷零件尺寸精度控製影(yǐng)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(xiào)果,取得壓力成型效果。 2、注漿成型法:注漿成型是氧(yǎng)化鋁陶瓷使用早(zǎo)的成型方法。由於采用石膏模(mó)、成本低且(qiě)易於成(chéng)型(xíng)大(dà)尺寸、外形複雜的部件。注漿成型的關鍵是氧化鋁漿料的製備。通(tōng)常(cháng)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(qì),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(gù)化(huà)在模內。空(kōng)心注漿時,在模壁吸附漿料達(dá)要求厚度時,還需將多餘漿料倒出。為減少坯體收縮量、應盡量使用高濃度漿料。 氧化鋁陶瓷漿料中還需加入有(yǒu)機添加劑以使料漿顆粒表麵形成雙電層(céng)使料漿穩定懸浮(fú)不沉澱。此外還需加入乙烯醇、甲基(jī)纖維素(sù)、海藻酸(suān)胺(àn)等粘結劑及聚丙烯胺、阿拉伯樹膠等分散劑,目的(de)均在於使漿料適宜注漿(jiāng)成型操作(zuò)。