氧化铝陶瓷原料本钱低、机能精良,是古代工程技巧中利用为普遍的陶瓷之一,从亲民的日常厨具到高真个航天科技都能看见它的身影。但只管都是氧化铝陶瓷,不同利用还是会有不同请求的——比方说在电子陶瓷中,99瓷以及97瓷重要用作集成电路基片,因为集成电路必须存在高度平坦润滑的平面,为了保障基片经细心抛光后存在很高的名义光洁度,基片自身必须充分致密,而且应保障晶粒渺小,晶粒结合机能才干良好。
氧化铝基片
高致密性带来的利益还有很多,比方说晶粒排列周到,就能更好地蒙受外界的载荷或腐化性物质的浸蚀,不易形成破坏性的冲破点。不过要获得足够致密的氧化铝陶瓷并不那么简单。因为陶瓷资料的机能很大水平上与其制造工艺手段关联密切,因此必须要把持好生产前提才干得到满意的结果。具体须要留神哪些处所,下面便来看一看。
原料的抉择
抉择陶瓷粉体时,要特别留神纯度。诚然有机杂质在烧结进程中会被烧掉,但却会在致密化的进程中将形成不规矩的孔洞;而无机杂质则有可能在高温阶段与陶瓷粉体起反应或残留在基体中形成微裂纹。这些微结构上的缺点势都会对氧化铝陶瓷的致密化有明显影响。因此,采取高纯度Al2O3粉末是制备机能精良的氧化铝陶瓷的重要前提前提。
原料成分的均匀性
为了降落陶瓷体的烧结温度,粉料在烧结前要增加恰当的增加剂,因此混料的品质也是影响陶瓷烧结体的重要因素。假如混不均匀,局部成分就会偏离整体配比,呈现局部增加剂较少,氧化铝在低温难以烧结,而增加剂多的处所熔点较低,易呈现液相,晶粒急速成长,导致制品的显微结构不均匀,致密度不高的结果。
原料粒度
个别原料颗粒越细,烧结时光就越短。这是因为颗粒越细,它们之间的接触越周到,烧结时扩散途径较短,同时烧结驱能源-名义能也越大。然而细致也不行,因为颗粒名义活性过高可能会吸附杂质造成粉料的不污浊,同时还会导致成型比较艰苦。所以生产高致密陶瓷选取的粉料个别都是0.1um~1um粒径范畴的。
氧化铝坯体的成形
高致密度的获得在很大水平上受到成型压力的影响。为了保障致密度较高,个别成型压力较大。目前高机能氧化铝陶瓷成型方法重要有等静压法、注浆法、热压注法、挤压法、压延法等。
氧化铝陶瓷的烧结
烧结是陶瓷制备的要害阶段。因为Al2O3化学键的坚固性使得烧结要在很高的温度下进行才干实现。但即便是高温下的个别烧结,烧结体的烧结机能也总不能达到人们的请求。为了下降生产本钱,实现氧化铝陶瓷的致密化烧结,进步烧成体的机能,生产中均采取特别的烧结手段,目前常用的烧结方法有热压烧结、气氛烧结、真空热压烧结等。
烧结助剂对氧化铝烧结的影响
因为Al2O3原子间化学键是共价键跟离子键,键合能较大,所以烧结时传质较为艰苦。假如不掺杂烧结助剂,那氧化铝的烧结温度将高达1800℃,在如此高的烧结温度下,将促使晶粒长大,气孔难以消除,导致资料力学机能降落,气密性变差。不仅增加了陶瓷的制备本钱,而且达不到技巧请求。
所以个别会在Al2O3中增加恰当的烧结助剂来降落烧结温度,改良陶瓷微观结构组织,实现高致密度跟低气孔率以求进步其强韧性,进而达到在较低温度下获得机能精良陶瓷的目标。增加剂个别可分为两类:一是与Al2O3生成固溶体,个别为变价氧化物,重要有TiO2、Cr2O3、Fe2O3与MnO2等;二是能生成液相,降落烧成温度而增进Al2O3的烧结,重要有高岭土、SiO2、Ca
O、MgO等。