氧化鋁陶瓷原料本錢低、機能精良,是古代工程技巧中利用為普遍的陶瓷之一,從親民的日常廚具到高真個航天科技都能看見它的身影。但只管都是氧化鋁陶瓷,不同利用還是會有不同請求的——比方說在電子陶瓷中,99瓷以及97瓷重要用作集成電路基片,因為集成電路必須存在高度平坦潤滑的平面,為了保障基片經細心拋光后存在很高的名義光潔度,基片自身必須充分致密,而且應保障晶粒渺小,晶粒結合機能才干良好。
氧化鋁基片
高致密性帶來的利益還有很多,比方說晶粒排列周到,就能更好地蒙受外界的載荷或腐化性物質的浸蝕,不易形成破壞性的沖破點。不過要獲得足夠致密的氧化鋁陶瓷并不那么簡單。因為陶瓷資料的機能很大水平上與其制造工藝手段關聯密切,因此必須要把持好生產前提才干得到滿意的結果。具體須要留神哪些處所,下面便來看一看。
原料的抉擇
抉擇陶瓷粉體時,要特別留神純度。誠然有機雜質在燒結進程中會被燒掉,但卻會在致密化的進程中將形成不規矩的孔洞;而無機雜質則有可能在高溫階段與陶瓷粉體起反應或殘留在基體中形成微裂紋。這些微結構上的缺點勢都會對氧化鋁陶瓷的致密化有明顯影響。因此,采取高純度Al2O3粉末是制備機能精良的氧化鋁陶瓷的重要前提前提。
原料成分的均勻性
為了降落陶瓷體的燒結溫度,粉料在燒結前要增加恰當的增加劑,因此混料的品質也是影響陶瓷燒結體的重要因素。假如混不均勻,局部成分就會偏離整體配比,呈現局部增加劑較少,氧化鋁在低溫難以燒結,而增加劑多的處所熔點較低,易呈現液相,晶粒急速成長,導致制品的顯微結構不均勻,致密度不高的結果。
原料粒度
個別原料顆粒越細,燒結時光就越短。這是因為顆粒越細,它們之間的接觸越周到,燒結時擴散途徑較短,同時燒結驅能源-名義能也越大。然而細致也不行,因為顆粒名義活性過高可能會吸附雜質造成粉料的不污濁,同時還會導致成型比較艱苦。所以生產高致密陶瓷選取的粉料個別都是0.1um~1um粒徑范疇的。
氧化鋁坯體的成形
高致密度的獲得在很大水平上受到成型壓力的影響。為了保障致密度較高,個別成型壓力較大。目前高機能氧化鋁陶瓷成型方法重要有等靜壓法、注漿法、熱壓注法、擠壓法、壓延法等。
氧化鋁陶瓷的燒結
燒結是陶瓷制備的要害階段。因為Al2O3化學鍵的堅固性使得燒結要在很高的溫度下進行才干實現。但即便是高溫下的個別燒結,燒結體的燒結機能也總不能達到人們的請求。為了下降生產本錢,實現氧化鋁陶瓷的致密化燒結,進步燒成體的機能,生產中均采取特別的燒結手段,目前常用的燒結方法有熱壓燒結、氣氛燒結、真空熱壓燒結等。
燒結助劑對氧化鋁燒結的影響
因為Al2O3原子間化學鍵是共價鍵跟離子鍵,鍵合能較大,所以燒結時傳質較為艱苦。假如不摻雜燒結助劑,那氧化鋁的燒結溫度將高達1800℃,在如此高的燒結溫度下,將促使晶粒長大,氣孔難以消除,導致資料力學機能降落,氣密性變差。不僅增加了陶瓷的制備本錢,而且達不到技巧請求。
所以個別會在Al2O3中增加恰當的燒結助劑來降落燒結溫度,改良陶瓷微觀結構組織,實現高致密度跟低氣孔率以求進步其強韌性,進而達到在較低溫度下獲得機能精良陶瓷的目標。增加劑個別可分為兩類:一是與Al2O3生成固溶體,個別為變價氧化物,重要有TiO2、Cr2O3、Fe2O3與MnO2等;二是能生成液相,降落燒成溫度而增進Al2O3的燒結,重要有高嶺土、SiO2、Ca
O、MgO等。