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氧化铝陶瓷及其金属化技术ppt课件

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氧化铝陶瓷及其金属化技术

氧化铝陶瓷及其金属化技术

相对难于金属化，与金属 结合好，瓷体密度、强度 高，气密性非常好，性能 集中
强度
备注
国内封40外接0M实平P均用a强,化但度和较高配分，散方大采于用的封40氧接0M平化P均铝a强,陶且度较配高均方，匀体大系于有两封30种接0:M平1.P均美a强,、但度苏拉中力，集大中于
配方我体国系放电；管2.通德用日配配方方体体系我；国3真.韩空国管、配磁方控体管系通
MoMn层结构 晶粒范围0.5-10um,平 晶粒范围0.5-5um,平 晶粒范围0.3-3um,平均
均晶粒3-5um,玻璃相、 均晶粒2-3um,玻璃相、 粒1-1.5um,玻璃相、气
气孔率占25%左右； 气孔率占20%左右
率占25%左右;MoMn层
MoMn层厚度20-
MoMn层厚度15-
厚度15-20um；完整、
精度要求较高，密 度要求较高的产品； 对产品精度、密度
度较好的中小型产 对于异形产品成型 等性能要求不高的
品
后还要进行坯体加 中小型产品。
工。
产品质量、 尺寸精度高、一致 密度高，产品质量 尺寸精度差、较分
性能
性好、良率高。产 决定于后加工水平 散、密度低，有微
成型分干品各压密方、度面高性等、能静强较压度佳、等热压铸三种成型方法，气对孔比。见合下格表率较低
与陶瓷结合好，断裂面 与陶瓷结合好，结合层致
为陶瓷金属层，气密性 密，断裂面为金属层，气
好、. 拉力较集中
密性非常好，性能集中
附件3：金属粉SEM分析
金属粉 纯度
SEM照片
Mo粉
99.5%, 晶 粒 大 小 3-10um ， 片 状为主
Mn粉
99.5%, 晶 粒 大 小1-2um，球形 为主。

氧化铝陶瓷概述105页PPT

氧化铝陶瓷概述105页PPT

1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
氧化铝陶瓷概述
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
Байду номын сангаас

氧化铝陶瓷简述说课讲解

氧化铝陶瓷简述说课讲解

• 小于1μm占15－30％，若大于40％，烧结时会出现严 重晶粒长大。
• 5μm的颗粒大于10—15％会明显妨碍烧结。 • 成型方式不同： • 注浆成型小于2μm的粉体应达到70%—85% • 半干压成型小于2μm的粉体应达到50%—70%
球磨、振动磨、搅拌磨、气流磨
• 干磨和湿磨
• 球磨：外加1％－3％的助磨剂，如：油酸
• 粉体在粉碎过程中，受到热作用或机械力的撞击、 碾压、剪切，使原来完整晶格结构受到不同程度 的破坏，在颗粒内部出现裂纹、位错，表面原子 会出现不同程度的偏离，甚至会呈现无定形状态。 即增加了颗粒的缺陷能，质点更容易脱离原有位 置的束缚，便于材料在烧结过程中的物质的传递 或转移。
• 总之，粉末微细化，能加速粉料在烧结过程中动 力学过程、降低烧结温度和缩短烧结时间、改善 和提高陶瓷的各项性能。
• 三、 βAl2O3 • 多铝酸盐矿物，RO.6Al2O3、R2O.11Al2O3
• [NaO]-1层和[Al11O12]＋类型尖晶石单元交叠 堆积而成。
• 材料强度低、不能用于结构材料，介电损耗大， 不能用于机电材料。
• Na＋完全包含在垂直于c轴的松散堆积平面内，在 这个平面内可快速扩散，呈现离子型导电。如： 300度，钠离子扩散系数达1×10-5cm2/s导电率达 3×10-3s/m
• 一、γAl2O3
• 水铝矿及氢氧化铝矿等氧化铝水化物的脱水过程 中生成的过渡氧化铝。
• 六方晶系，尖晶石结构。
晶格常数较大，密度低，结构松散，良好吸附力。 高温不稳定
1200度转化为αAl2O3 多孔材料，吸附剂
• 二、αAl2O3 • 三方晶系，刚玉型结构
• 结构最紧密，活性低，温度稳定，电学性 能和机电性能优良

《氧化铝陶瓷》课件

《氧化铝陶瓷》课件
氧化铝陶瓷
REPORTING
目 录
氧化铝陶瓷简介氧化铝陶瓷的制备方法氧化铝陶瓷的性能氧化铝陶瓷的应用案例氧化铝陶瓷的未来发展与挑战
PART
01
氧化铝陶瓷简介
REPORTING
定义
氧化铝陶瓷是一种以氧化铝（Al2O3）为主要成分的陶瓷材料。
特性
具有高硬度、高耐磨性、高耐腐蚀性、高绝缘性等优点，同时具有较好的热稳定性和化学稳定性。
导航系统
电子封装
氧化铝陶瓷因其高导热性、绝缘性和化学稳定性等特点，被用于制造电子封装材料，保护和支撑集成电路和其他电子元件。
高压电容器
氧化铝陶瓷具有高介电常数和低损耗等特点，被用于制造高压电容器，用于电力系统和电子设备中。
传感器和执行器
氧化铝陶瓷因其敏感性和稳定性等特点，被用于制造传感器和执行器等电子器件，如气敏传感器、压力传感器等。
表面处理技术
表面处理技术是提高氧化铝陶瓷性能的重要手段之一。目前，氧化铝陶瓷的表面处理技术还存在一些问题，如涂层附着力差、耐磨性差等。因此，需要加强表面处理技术的研究和开发，提高氧化铝陶瓷的表面性能。
增材制造技术
增材制造技术是一种新型的制造技术，具有个性化、高效、低成本等优点。氧化铝陶瓷在未来发展中可以与增材制造技术相结合，实现快速、精确、低成本的制造，拓展其应用领域。
机械工业
用于制造各种轴承、密封件、泵件等机械零件，具有高耐磨、耐腐蚀的特性。
电子工业
用于制造电子元件、集成电路封装、电子器件等，具有高绝缘、耐高温的特性。
航空航天
用于制造飞机发动机部件、航天器结构件等，具有高强度、轻质、耐高温的特性。
化学工业
用于制造各种耐腐蚀、耐磨损的管道、阀门、反应器等化工设备。

氧化铝陶瓷及其金属化技术

氧化铝陶瓷及其金属化技术

Mn粉
99.5%, 晶 粒 大 小1-2um，球形 为主。
a
7
粉料+烧结助剂→研磨→造粒→干压→烧结→端面研磨 或热压铸工艺生产
→清洗→白瓷检验→印刷MoMn浆料→干燥→保护气氛 烧结→活化→镀Ni→成品检验→包装
备注：
1.粉料应选用低钠0.05%以下，原晶2-3um，转化率大 于96%的氧化铝粉。Mo粉粒度应选用2-3um较均匀 球形粉（国内Mo粉达不到此要求）。
不均匀
较均匀
匀
性能
与陶瓷表面匹配性好， 断裂面为陶瓷层；气密 性差、拉力分散。
与陶瓷结合好，断裂面 与陶瓷结合好，结合层致
为陶瓷金属层，气密性 密，断裂面为金属层，气
好、a 拉力较集中
密性非常好，性能集6中
附件3：金属粉SEM分析
金属粉 纯度
SEM照片
Mo粉
99.5%, 晶 粒 大 小 3-10um ， 片 状为主
度较好的中小型产 对于异形产品成型 等性能要求不高的
品
后还要进行坯体加 中小型产品。
工。
尺寸精度高、一致 性好、良率高。产 品密度高、强度等 各方面性能较佳
密度高，产品质量 决定于后加工水平
尺寸精度差、较分 散、密度低，有微 气孔。合格率较低
成本
压机模具投资大， 设备投资大，效率
但效率高，可一次 低，不适合规模化
压力式造粒料特点：颗粒粗100-300um（50-150目）；颗粒苹果 形，分布范围较宽；流动性差70-75S，适合于压制大型产品。
离心式造粒料特点：颗粒细80-180um（80-200目）；颗粒球形， 分布范围窄；流动性好60-65S，适合于压制小型产品。
均混：为确保压制密度及收缩的一致性，造粒料需要分级和均 混，均混过程中加入一定量的脱膜剂，防止粘膜。

氧化物陶瓷ppt课件

氧化物陶瓷ppt课件

ppt精选版
12
氧化物陶瓷
氧化铝陶瓷存在的问题及解决方案：
存在的问题：
（1）要将氧化铝陶瓷制备成粉末，经过实践发现 真的是有很大的难度。研究发现，在氧化铝陶瓷 研磨过程中也受二次杂质污染，这是目前我国不 能制备高性能的粉末的最主要原因。而且就算是 得到了粉末，也无法直接应用于制作结构陶瓷件， 因为它们的烧结密度不高，氧化铝陶瓷的性能也 容易受到影响，成为发展过程中的一大阻碍。
ppt精选版
19
氧化物陶瓷
（1） α 一氧化铝在功能陶瓷中的应用
功能陶瓷酌特性与用途 功能陶瓷是指那些利用其电 、 磁 、 声、 光 、 热等性 质或其耦合效应， 以实现某种使 用功能的先进陶瓷， 其具有绝缘性、 介电性、 压电性 、 热 电性 、 半导体 、 离 子传导性以及超导性等多种电气性能 ， 因此有多方 面的功能和极广泛的用途。 目前已大规模实 用化 的 主要是集成电路基板和封装用绝缘 陶瓷、 汽车火 花 塞绝缘陶瓷、 在电视机和录像机中广泛使用的电容 器介 电陶瓷、 有多种用途的压电陶瓷和各种传感器 用敏感陶瓷 ， 此外还用于高压钠灯发光管等。
料的力学性能。陶瓷基复合材料的实质就是通过相变增韧、颗粒弥散
增韧和纤维(晶须)增韧来改善陶瓷材料的力学性能，特别是断裂韧性。
因而开发陶瓷基复合材料，成为改善传统单一结构陶瓷脆性的主要手
段，受到各国的高度重视和广泛研究。
ppt精选版
24
[1] 薛明俊等． 用 S o l —G e l 法制备氧化铝多孔陶瓷的研 究． 中国 陶瓷． 1 9 9 9 ( 6 )
[6] 朱武斌 郭志军.氧化铝陶瓷的发展与应用[J].陶瓷 2003，
ppt精选版
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ppt精选版

铝及铝合金的阳极氧化ppt课件

铝及铝合金的阳极氧化ppt课件

08-2005 FH
5
2．铬酸阳极氧化膜
铬酸阳极氧化膜不透明，具有乳白色、浅灰色至深灰色的外观，膜层 较薄，仅有2～5μm，对氧化零件的尺寸变化小，可保持原来的精度和表 面粗糙度，适用于精密零件氧化。膜层致密性好，孔隙率低，不封闭即 可使用。
在相同条件下，铬酸氧化膜的耐蚀性优于硫酸氧化膜。膜层质软，弹 性好，对铝合金的疲劳性能影响小，适合长寿命和要求保持较高疲劳强 度的零件应用，但其耐磨性低于硫酸氧化膜。铬酸液对铝的腐蚀性比其 他溶液小，适用于有窄缝的和铆接的零件；以及气孔率较高的铸件。膜 的电绝缘性较好，可以防止铝与其他金属接触时发生电偶腐蚀。氧化膜 具有较好的粘结性能，是涂料的良好底层，适用于需胶接的零件及蜂窝 结构面板。铬酸氧化法还可用来检查晶粒度，显现一般探伤方法不能发 现的微小冶金缺陷。
08-2005 FH
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图26－1 铝阳极氧化时间－电位曲线
08-2005 FH
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AB段 阻挡层形成 通电开始的几秒至十几秒时间内，电 压随时间急剧增加到最大值，称为临界电压或形成电压。说 明在阳极上形成了连续的、无孔的薄膜层，具有较高的电阻， 称为阻挡层。随着膜层加厚，电阻增大，引起槽电压急剧地 呈直线上升，阻挡层的出现阻碍了膜层的继续加厚。阻挡层 的厚度与形成电压成正比，形成电压越高，阻挡层越厚；而 与氧化膜在溶液中的溶解速度成反比。在普通硫酸阳极氧化 时 采 用 13V—18V 槽 电 压 ， 则 阻 挡 层 厚 度 约 为 0.01μm ～ 0.015μm。温度对形成电压的影响很大，温度高，溶液对膜 的溶解作用强，阻挡层薄，形成电压低。这一段的特点是氧 化膜的生成速度远大于溶解速度。
08-2005 FH
9
5．瓷质阳极氧化膜

结构陶瓷ch.2.1之7-透明氧化铝陶瓷PPT课件

结构陶瓷ch.2.1之7-透明氧化铝陶瓷PPT课件
研究表明，总气孔率超过1%的氧化物陶瓷基本是 不透明的，因为气孔的折射率非常低(约为1.0)， 和基体Al2O3折射率差别大，气孔与多晶体本身折 射率相差很大造成入射光的强烈散射。
.
30
Zhengzhou University
② 晶界结构
首先，晶界是破坏陶瓷体光学均匀性、从而引起光 的散射、致使材料的透光率下降的重要因素之一。
基本吸收：谱范围在紫外－可见光－近红 外光。电子从价带跃迁到导带引起光的强 吸收，吸收系数很高（105~106cm-1），常 伴随可以迁移的电子和空穴，出现光电导。
吸收边缘界限：在它的低能量端，吸收系数陡然下降， 称为吸收边缘。边缘界限对应于价带电子吸收光子 （hν=Eg）跃迁至导带的长波限,波长大于此限的光(hν＜ Eg)不能引起本征吸收。
表面粗糙度：取决于表面加工精度； 透明氧化铝陶瓷的透光范围：
λ= 0.15~6.5μm，对于红外线（λ＞0.77μm的电磁波） 的透光率比石英玻璃好。
一般出现在金属中。）
空带（未排电子） 亦称导带，简写EC 禁带（不能排电子）
E 空带
导带
价带 (非满带)
Eg 禁带
•• •
导带
价带 (满带)
.
Eg 禁带
•••••
•••••
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Zhengzhou University
在金属中，
由于价带与导带是重叠的，它们之间没有能隙，因此， 无论入射光子的能量hν多小，电子都可以吸收它而跃 迁到一个新的能态上去。金属能吸收各种波长的光， 因而是不透明的。
为了促进致密化，可以加入适量添加剂：
如：MgO、La2O3+ Y2O3 ，配方中的MgO是以 Mg（NO3）2的形式加入硫酸铝铵中共同热分解 的。
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粉料+烧结助剂→研磨→造粒→干压→烧结→端面研 磨 或热压铸工艺生产 →清洗→白瓷检验→印刷MoMn浆料→干燥→保护气氛 烧结→活化→镀Ni→成品检验→包装 备注： 1.粉料应选用低钠0.05%以下，原晶2-3um，转化率大 于96%的氧化铝粉。Mo粉粒度应选用2-3um较均匀 球形粉（国内Mo粉达不到此要求）。 2.关键工序详细工艺说明如下。
400MPa,但较分散
400MPa,且较均匀
300MPa,但拉力集中
备注
我国放电管通用配方体 我国真空管、磁控管通
系
用配方体系
3
附件1：(放电管)95%陶瓷金属化结合层剖面图
4
5
二、金属化浆料配方组成、结构与性能
金属化浆料均为MoMn AlSi体系，但为了与陶瓷相匹配，其组成与 金属粉体选择与陶瓷组成、结构相一致。
尺寸精度差、较分 散、密度低，有微 气孔。合格率较低
成本
压机模具投资大， 设备投资大，效率
但效率高，可一次 低，不适合规模化
性烧结
生产
设备、模具投资少， 但效率低，需要两 次烧结
备注
适合于生产放电管 适合于生产真空开 传统放电管生产工
关管
艺
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工艺说明3：排蜡及白瓷烧结
排蜡：对于热压铸成型坯体由于加入了12-15%左右的有机物必须在烧结 前进行预处理，否则烧结产品会出现气泡、开裂和变形。对于干压和等 静压坯体由于加入2%左右的有机物，因此，不需要单独排胶处理只要在 白瓷烧结炉前段增设一排胶区或升温时在200-600度延长2-3小时即可。
适应性
适应形状相对简单，适应尺寸较大、密 适应形状相对复杂，
精度要求较高，密 度要求较高的产品； 对产品精度、密度
度较好的中小型产 对于异形产品成型 等性能要求不高的
品
后还要进行坯体加 中小型产品。
工。
产品质量、 性能
尺寸精度高、一致 性好、良率高。产 品密度高、强度等 各方面性能较佳
密度高，产品质量 决定于后加工水平
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工艺说明1：粉料及造粒
制浆：将氧化铝粉料和烧结助剂加成型添加剂进行研磨混合调 节有一定流动性液体
造粒：分压力式（高压喷嘴雾化）和离心式（高速旋转盘雾化）
压力式造粒料特点：颗粒粗100-300um（60-150目）；颗粒苹果 形，分布范围宽；流动性差70S，适合于压制大型产品。 压力式造粒料特点：颗粒粗100-300um（50-150目）；颗粒苹果 形，分布范围较宽；流动性差70-75S，适合于压制大型产品。 离心式造粒料特点：颗粒细80-180um（80-200目）；颗粒球形， 分布范围窄；流动性好60-65S，适合于压制小型产品。
我国通用浆料配方
与陶瓷结合好，断裂面 与陶瓷结合好，结合层致
为陶瓷金属层，气密性 密，断裂面为金属层，气
好、拉力较集中
密性非常好，性能集中
我国正在改进的浆料配
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附件3：金属粉SEM分析
金属粉 纯度
SEM照片
Mo粉
99.5%, 晶 粒 大 小 3-10um ， 片
状为主
Mn粉
99.5%, 晶 粒 大 小 1-2um ， 球 形 为主。
美国、苏联
日本、德国
韩国
金属化组成 MoMn层结构
Ni层 性能 备注
MoMn AlSi体系 Mo占50-65%
MoMn AlSi体系 Mo占70-80%
MoMn AlSi体系 Mo占60-70%
晶粒范围0.5-10um,平均 晶粒范围0.5-5um,平均 晶粒范围0.3-3um,平均晶
晶粒3-5um,玻璃相、气 晶粒2-3um,玻璃相、气 粒1-1.5um,玻璃相、气孔
烧结：氧化铝陶瓷烧结，由于烧结温度高1600度以上，中性或氧化气氛 烧结，因此一般采用电推板窑和气烧梭式窑以及气烧隧道窑。由于梭式 窑截面较大，且为间歇式窑炉，烧结温差比较大。对于生产规模较大的 厂家建议使用电推板窑，以确保产品的一致性。
金属化陶瓷烧结比实际烧结温度高出30-50度，使刚玉晶粒长大至1020um，学术上叫“过烧”，再经表面处理均匀粗化后以与金属颗粒相匹配。 所以，陶瓷烧结后的断面检查是非常必要的。
率高
低
性能
与Mo\Mn金属浆料匹 适合于金属化，与金属 配性好，与金属结合好，结合好，瓷体密度、强 但瓷体密度、强度低， 度高，气密性好、但对 气密性差、性能分散 MoMn浆要求较高
相对难于金属化，与金属 结合好，瓷体密度、强度 高，气密性非常好，性能 集中
强度
封接平均强度高，大于 封接平均强度高，大于 封接平均强度中，大于
均混：为确保压制密度及收缩的一致性，造粒料需要分级和均 混，均混过程中加入一定量的脱膜剂，防止粘膜。
註：生产放电管应采用离心式造粒粉料，粒子小而均匀，流动性 好，避免压制壁薄产品时缩腰。
9
工艺说明2：成型
成型分干压、等静压、热压铸三种成型方法，对比见下表
对比项目 干压成型
等静压成型
热压铸成型
其他
孔率占25%左右；
孔率占20%左右MoMn 率占25%左右;MoMn层厚
MoMn层厚度20-45um; 层厚度15-30um；完整、度15-20um；完整、连续
完整、连续、不均匀 连续，较均匀
均匀
3-10um，完整、连续、 3-5um，完整、连续、 2-3um，完整、连续、均
不均匀
较均匀
匀
与陶瓷表面匹配性好， 断裂面为陶瓷层；气密 性差、拉力分散。
题目：氧化铝陶瓷及其金属化技术 （MoMn法）
主讲人：谢文华 日期：2016年5月2 金属化浆料配方组成、结构与性能
讲
内
03 金属化陶瓷-放电管的生产工艺
容
04 产品的性能与质量检测方法
05 对金属化陶瓷产品质量的评价
2
一、氧化铝陶瓷组成、结构及性能
国内外实用化和配方采用的氧化铝陶配方体系有两种:1.美、
苏配方体系；2.德日配方体系；3.韩国配方体系
美国、苏联
日本、德国
韩国
陶瓷
93-95%Al2O3 钙铝硅三元系
92-96%Al2O3 钙镁铝硅四元系
93-95%Al2O3 镁铝硅三元系
晶相 晶粒范围2.5-45um, 晶粒范围5-25um,平 晶粒范围3-15um,平均
平均晶粒15um,气孔 均晶粒 12um,气孔率 晶粒8um,气孔率低
为确保烧结产品不开裂、不起泡，应在200-600度区间设置排胶区（电炉 要装置循环热风）。
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工艺说明4：研磨与清洗