氧化铝陶瓷

氧化铝陶瓷

1.氧化铝陶瓷：

氧化铝陶瓷又称刚玉瓷，一般以α-A1203为主晶相。按照A1203含量和添加剂的不同，有不同系列。如按照A1203含量不同可分为75瓷，85瓷，95瓷，99瓷等;按照其主晶相的不同可分为莫来石瓷、刚玉-莫来瓷和刚玉瓷;按照添加剂的不同又分为铬刚玉、钛刚玉等。Al203陶瓷是耐火氧化物中化学性质最稳固、机械强度最高的一种;A1203陶瓷与大多数熔融金属不发生反映，只有Mg, Ca,Zr 和Ti在必然温度以上对其有还原作用;热的硫酸能溶解A1203，热的HCl, HF对其也有必然侵蚀作用;A1203陶瓷的蒸汽压和分解压都是最小的。由于A1203陶瓷优良的化学稳固性，可普遍地用于耐酸泵叶轮、泵体、泵盖、轴套，输送酸的管道内衬和阀门等。氧化铝的含量高于95%的Al203陶瓷具有优良的电绝缘性能和较低的介质损耗等特点，因此在电子、电器方面有十分广漠的应用领域。A1203陶瓷的高硬度和耐磨性在机械领域取得了普遍应用。如制造纺织耐磨零件、刀具。各类发动机中还大量利用A1203陶瓷火花塞。透明Al203陶瓷对于可见光和红外线有良好的透过性，同时具有高温强度高、耐热性好、耐侵蚀性强等特点。可用于制造高压钠灯灯管、红外检测窗口材料等。

氧化铝陶瓷制作工艺：氧化铝陶瓷目前分为高纯型与普通型两种。高纯型氧化铝陶瓷系Ａｌ２Ｏ３含量在９９．９％以上的陶瓷材料，由于其烧结温度高达１６５０—１９９０℃，透射波长为１～６μｍ，一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚：利用其透光性及可耐碱金属侵蚀性用作钠灯管；在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。普通型氧化铝陶瓷系按Ａｌ２Ｏ３含量不同分为９９瓷、９５瓷、９０瓷、８５瓷等品种，有时Ａｌ２Ｏ３含量在８０％或７５％者

也划为普通氧化铝陶瓷系列。其中９９氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料，如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等；９５氧化铝瓷主要用作耐侵蚀、耐磨部件；８５瓷中由于常掺入部份滑石，提高了电性能与机械强度，可与钼、铌、钽等金属封接，有的用作电真空装置器件。其制作工艺如下：

一、粉体制备：将氧化铝粉依照不同的产品要求与不同成型工艺制备

成粉体材料。粉体粒度在１μｍ?微米?以下，若制造高纯氧化铝陶瓷制品除氧化铝纯度在９９．９９％外，还需超细粉碎且使其粒径散布均匀。采用挤压成型或注射成型时，粉料中需引入粘结剂与可塑剂，?一般为重量比在１０—３０％的热塑性塑胶或树脂?有机粘结剂应与氧化铝粉体在１５０—２０

０℃温度下均匀混合，以利于成型操作。采用热压工艺成型的粉体原料则不需加入粘结剂。若采用半自动或全自动干压成型，对粉体有特别的工艺要求，需要采用喷雾造粒法对粉体进行处置、使其呈现圆球状，以利于提高粉体流动性便于成型中自动充填模壁。另外，为减少粉料与模壁的摩擦，还需添加１～２％的润滑剂?如硬脂酸?及粘结剂ＰＶＡ。欲干压成型时需对粉体喷雾造粒，其中引入聚乙烯醇作为粘结剂。最近几年来上海某研究所开发一种水溶性石蜡用作Ａｌ２Ｏ３喷雾造粒的粘结剂，在加热情形下有专门好的流动性。喷雾造粒后的粉体必需具有流动性好、密度松散，流动角摩擦温度小于３０℃。颗粒级配比理想等条件，以取得较大素坯密度。

二成型方式：氧化铝陶瓷制品成型方式有干压、注浆、挤压、冷等静压、注射、流延、热压与热等静压成型等多种方式。近几年来国内外又开发出压滤成型、直接凝固注模成型、凝胶注成型、离心注浆成型与固体自由成型等成型技术方式。不同的产品形状、尺寸、复杂造型与精度的产品需要不同的成型方式。摘其常常

利用成型介绍：１、干压成型：氧化铝陶瓷干压成型技术仅限于形状单纯且内壁厚度超过１ｍｍ，长度与直径之比不大于４∶１的物件。成型方式有单轴向或双向。压机有液压式、机械式两种，可呈半自动或全自动成型方式。压机最大压力为２００Ｍｐａ。产量每分钟可达１５～５０件。由于液压式压机冲程压力均匀，故在粉料充填有不同时压制件高度不同。而机械式压机施加压力大小因粉体充填多少而转变，易致使烧结后尺寸收缩产生不同，影响产品质量。因此干压进程中粉体颗粒均匀散布对模具充填超级重要。充填量准确与否对制造的氧化铝陶瓷零件尺寸精度控制影响专门大。粉体颗粒以大于６０μｍ、介于６０～２００目之间可获最大自由流动效果，取得最好压力成型效果。２、注浆成型法：注浆成型是氧化铝陶瓷利用最先的成型方式。由于采用石膏模、本钱低且易于成型大尺寸、外形复杂的部件。注浆成型的关键是氧化铝浆料的制备。通常以水为熔剂介质，再加入解胶剂与粘结剂，充分研磨以后排气，然后倒注入石膏模内。由于石膏模毛细管对水分的吸附，浆料遂固化在模内。空心注浆时，在模壁吸附浆料达要求厚度时，还需将多余浆料倒出。为减少坯体收缩量、应尽可能利用高浓度浆料。

氧化铝陶瓷浆料中还需加入有机添加剂以使料浆颗粒表面形成双电层使料浆稳定悬浮不沉淀。此外还需加入乙烯醇、甲基纤维素、海藻酸胺等粘结剂及聚丙烯胺、阿拉伯树胶等分散剂，目的均在于使浆料适宜注浆成型操作。三烧成技术：将颗粒状陶瓷坯体致密化并形成固体材料的技术方式叫烧结。烧结即将坯体内颗粒间空洞排除，将少量气体及杂质有机物排除，使颗粒之间彼此生长结合，形成新的物质的方式。烧成利用的加热装置最普遍利用电炉。除常压烧结?即无压烧结?外，还有热压烧结及热等静压烧结等。持续热压烧结虽然提高产量，但

设备和模具费用太高，另外由于属轴向受热，制品长度受到限制。热等静压烧成采用高温高压气体作压力传递介质，具有各向均匀受热之长处，很适合形状复杂制品的烧结。由于结构均匀，材料性能比冷压烧结提高３０～５０％。比一般热压烧结提高１０～１５％。因此，目前一些高附加值氧化铝陶瓷产品或国防军工需用的特殊零部件、如陶瓷轴承、反射镜、核燃料及枪管等制品、场采用热等静压烧成方式。另外，微波烧结法、电弧等离子烧结法、自蔓延烧结技术亦正在开发研究中。

四精加工与封装工序：有些氧化铝陶瓷材料在完成烧结后，尚需进行精加工。如可用作人工骨的制品要求表面有很高的光洁度、如镜面一样，以增加润滑性。由于氧化铝陶瓷材料硬度较高，需用更硬的研磨抛光砖材料对其作精加工。如ＳｉＣ、Ｂ４Ｃ或金刚钻等。通常采用由粗到细磨料逐级磨削，最终表面抛光。一般可采用＜１μｍ?微米?的Ａｌ２Ｏ３微粉或金刚钻膏进行研磨抛光。此外激光加工及超声波加工研磨及抛光的方法亦可采用。