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氧化鋁陶瓷是一種(zhǒng)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(cí)有較好的傳導性、機械強度(dù)和耐高溫性。需要注意的是需(xū)用超(chāo)聲波進行洗滌。氧化鋁陶瓷是一種用途廣(guǎng)泛的(de)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,滿足於日用和特殊性能的需要。
氧化鋁陶瓷分為高純型與(yǔ)普通型兩種。 高純型氧化鋁陶瓷係Al2O3含(hán)量在99.9%以上的陶瓷材料,由於其燒結溫度高達1650—1990℃,透射波長為1~6μm,一般(bān)製成熔融玻璃以取代鉑(bó)坩堝;利用其透光性及可耐(nài)堿金屬腐(fǔ)蝕性用(yòng)作鈉燈管;在電子工業中可用作集成電路基(jī)板與高頻絕緣材(cái)料。 普通型氧化(huà)鋁陶瓷係按Al2O3含量(liàng)不同分為99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品種,有(yǒu)時Al2O3含量(liàng)在80%或75%者也劃為普通氧化鋁陶瓷係列。其中99氧化(huà)鋁瓷材料用於(yú)製作高溫坩堝、耐火爐管及特(tè)殊耐磨材料,如陶瓷(cí)軸承、陶瓷密封(fēng)件及水閥片等;95氧化鋁瓷主要用作耐腐蝕、耐磨部件;85瓷中由於常摻入部分滑石,提高了(le)電性能與機(jī)械強度,可與(yǔ)鉬、铌、鉭等金屬封接,有(yǒu)的用作電真空裝置器件。
粉體製備(bèi) 將入廠的氧化鋁粉按照不同的產品要求與不(bú)同成型工藝製備成(chéng)粉體材料。粉體粒度在1μm以下,若製造高純氧化鋁陶瓷製品除氧(yǎng)化鋁純度在99.99%外,還需超細粉碎且使其粒徑分(fèn)布均勻。采用(yòng)擠(jǐ)壓成型或注射成型時(shí),粉料中需引入粘結劑與可(kě)塑劑,一般為重量比在10-30%的熱(rè)塑性塑膠或樹脂(zhī)有機粘結劑應與氧化鋁粉體在150-200溫(wēn)度下均勻混合,以利於成型操作。采用熱壓工藝成(chéng)型的粉體原料則不需(xū)加入粘(zhān)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(gōng)藝要求,需要采(cǎi)用噴霧造粒法對粉體進(jìn)行處(chù)理(lǐ)、使其呈現圓球狀,以利於提高(gāo)粉體流動性便於成型中自動充(chōng)填(tián)模壁。此外,為減少(shǎo)粉料與模壁的摩擦,還需添加1~2%的潤滑劑,如硬脂酸,及粘結劑PVA。 欲幹壓成型時需對粉體噴霧造粒,其(qí)中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蠟用作Al203噴(pēn)霧造粒(lì)的粘結劑,在加熱情況下有很好的流動性。噴(pēn)霧造粒後的(de)粉體(tǐ)必(bì)須(xū)具備流動性好(hǎo)、密度鬆散,流動(dòng)角(jiǎo)摩擦溫(wēn)度小於30℃。顆粒級(jí)配比理想等條件,以獲得(dé)較大素坯密度。 成型方法 氧化鋁陶瓷(cí)製品成(chéng)型方(fāng)法(fǎ)有(yǒu)幹(gàn)壓、注(zhù)漿、擠壓、冷等靜壓、注射、流延、熱壓與(yǔ)熱等靜壓成型等多(duō)種方法。近幾年來國內外又(yòu)開發出壓濾成型、直接凝固注模成型、凝膠注成型、離心注漿成型與固體自由(yóu)成型等成型技(jì)術方法。不同的產品形狀、尺寸、複雜(zá)造型與精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(jì)術(shù)限於形狀單純且內壁厚度超過1mm,長度與直徑之比不大於4∶1的物件。成型方法有單(dān)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(yā)力為200Mpa。產量每分鍾(zhōng)可達(dá)15~50件(jiàn)。由於液壓(yā)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(tǐ)充填多少而變化,易(yì)導致燒結後尺寸收縮產生差異,影響產品(pǐn)質(zhì)量。因(yīn)此幹壓過程中粉體顆粒均勻分布(bù)對模(mó)具充(chōng)填非常重要。充(chōng)填量準確與否對製造的氧化鋁陶瓷零件尺寸精度控製影響很大。粉體顆(kē)粒以大於60μm、介於60~200目之間可獲自由流動效果,取得壓(yā)力成(chéng)型效果。 2、注漿成型法:注漿成型是(shì)氧化鋁陶瓷使(shǐ)用早的成型方法。由於采用石(shí)膏(gāo)模、成本低且易於成型大尺寸、外形複雜的部件。注漿(jiāng)成型(xíng)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(shuǐ)分(fèn)的吸附(fù),漿料遂固(gù)化在模內。空心(xīn)注漿時,在模壁吸附漿料達要求厚度時,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機添加劑以使(shǐ)料漿顆(kē)粒表(biǎo)麵形(xíng)成雙電層使料漿穩定(dìng)懸浮不(bú)沉澱。此外還需加入乙烯醇、甲基纖維素、海藻酸胺等(děng)粘結劑及聚丙(bǐng)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(xíng)操作。