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氧化铝陶瓷的制备工艺过程,氧化铝陶瓷制备要点有哪些呢

更新时间  2024-01-09 阅读 63

氧化铝陶瓷是现代工程技术中应用Z广泛的陶瓷之一,从贴近人们的日常厨具到高端的航天科技,都可以看到其低廉的成本和优异的性能。然而,尽管它们都是氧化铝陶瓷,不同的应用对——仍有不同的要求。例如,在电子陶瓷中,99陶瓷和97陶瓷主要用作集成电路衬底。因为集成电路必须具有高度平坦和光滑的平面,所以为了确保衬底在被仔细抛光后具有非常高的表面光洁度,衬底本身必须足够致密,并且晶粒尺寸应该很细,使得晶粒键合性能可以很好。

高密度带来许多好处。例如,如果晶粒排列紧密,就能更好地承受外部载荷或腐蚀物质的腐蚀,不易形成破坏性的突破点。然而,获得致密的氧化铝陶瓷并不那么简单。由于陶瓷材料的性能在很大程度上与其制造技术密切相关,因此有必要控制生产条件以获得令人满意的结果。具体需要注意什么地方,我们来看看下面。

原材料的选择

选择陶瓷粉末时,应特别注意纯度。尽管有机杂质会在烧结过程中燃烧,但在致密化过程中会形成不规则的孔。然而,无机杂质可能在高温下与陶瓷粉末反应或留在基体中形成微裂纹。这些微结构上的潜在缺陷会对氧化铝陶瓷的致密化产生明显的影响。因此,使用高纯Al2O3粉末是制备性能优良的氧化铝陶瓷的重要前提。

原材料的一致性成分

为了降低陶瓷坯体的烧结温度,烧结前应在粉末中加入适当的添加剂,因此混合料的质量也是影响陶瓷烧结体的一个重要因素。如果混合不均匀,一些部分成分将偏离总比例,导致一些部分添加剂较少,氧化铝难以在低温下烧结,而熔点较低的地方有更多的添加剂,这易于液相和快速晶粒生长,Z终导致不均匀的微观结构和低密度的产品。

氧化铝陶瓷的制备工艺过程,氧化铝陶瓷制备要点有哪些呢

氧化铝陶瓷的制备工艺过程,氧化铝陶瓷制备要点有哪些呢

原材料的粒度

通常,原料颗粒越细,烧结时间越短。这是因为颗粒越细,它们之间的接触越紧密,烧结过程中的扩散路径越短,烧结驱动力-表面能越大。然而,过细是不可接受的,因为过高的颗粒表面活性可能吸附杂质,导致粉末不纯,同时,这将导致成型困难。因此,选择用于生产高密度氧化铝陶瓷的粉末通常在0.1um ~ 1um的范围内。

氧化铝坯体的形成

高密度的获得在很大程度上受成型压力的影响。为了确保高密度,成型压力通常较高。目前,高性能氧化铝陶瓷方法的成型主要包括等静压成型、注浆成型、热压成型、挤压成型和压延成型。

氧化铝陶瓷的烧结

烧结是陶瓷制备的关键阶段。由于Al2O3的强化学键,烧结只能在很高的温度(一般为1800)下实现。然而,即使是普通的高温烧结,烧结体的烧结性能也不能满足人们的要求。为了降低生产成本,实现氧化铝陶瓷的致密烧结,提高烧结体的性能,生产中采用了特殊的烧结方法。目前常用的烧结方法方法包括热压烧结、气氛烧结、真空热压烧结等。

烧结助剂对氧化铝烧结的影响

由于Al2O3原子间的化学键是共价键和离子键,结合能大,所以烧结过程中很难进行传质。如果不掺杂烧结助剂,氧化铝烧结温度将高达1800.在如此高的烧结温度下,晶粒长大将被促进,气孔将难以消除,材料的机械性能将降低,气密性将变得更差。这不仅增加了陶瓷的制备成本,而且不符合技术要求。

因此,通常在Al2O3中加入适当的烧结添加剂,以降低烧结温度,改善氧化铝陶瓷微观结构,达到高密度和低孔隙率,从而提高其强度和韧性,进而达到在较低温度下获得性能优异的陶瓷的目的。添加剂一般可分为两类:一类是与Al2O3形成固溶体,Al2O 3一般是变价氧化物,主要包括二氧化钛、三氧化二铬、三氧化二铁和二氧化锰;二是能产生液相,降低烧结温度,促进Al2O3的烧结,主要包括高岭土,二氧化硅、氧化钙、氧化镁等。