氧化铝陶瓷制作工艺简介
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氧化铝陶瓷方法
氧化铝陶瓷方法是一种利用氧化铝粉末来制作陶瓷产品的方法。
它们通常是在高温下制成的,可以有效保护金属表面。
它们的应用广泛,从风力发电到航空航天等需要使用耐高温、耐腐蚀、耐冲击、耐摩擦等特性的地方,都有很多应用。
氧化铝陶瓷方法的原理是:将氧化铝粉末混合到水中,然后将其注入模具中,用高温进行烧制,形成目标陶瓷产品。
氧化铝陶瓷方法可以获得高强度、低重量、低能耗、耐高温、耐腐蚀、耐冲击、耐摩擦等优异性能,所以它在工业中有着广泛的应用。
氧化铝陶瓷方法的具体制作步骤如下:
1. 首先,测量氧化铝粉末的密度,然后将其混合在水中,使用搅拌机搅拌均匀,形成悬浮液,悬浮液的浓度一般为2-3%。
2. 然后,将悬浮液注入到模具中,用浇铸机进行浇铸,将悬浮液固化成固体,完成了陶瓷模具的制作。
3. 接下来,将模具放入烧制窑中,并设定好温度,温度一般在1400~1600℃之间,烧制时间一般在24小时以上,直到氧化铝粉末完全熔融、结晶,形成目标陶瓷产品。
4. 将制作完成的陶瓷产品取出,放入冷却室冷却,等待装配。
氧化铝陶瓷方法的优势在于其制作过程中,不会产生有害的气体,因此也不会造成环境污染,而且可以获得高强度、低重量、低能耗、耐高温、耐腐蚀、耐冲击、耐摩擦等优异性能,所以它也受到众多行业的青睐。
在实际应用中,氧化铝陶瓷方法可以用于制作内燃机缸体、发动机零件、航空航天零件、汽车零件、电子元器件、管道系统、火箭发动机等。
它们的耐高温、耐腐蚀、耐冲击、耐摩擦等优异性能,使它们在这些行业中得到了广泛的应用。
氧化铝陶瓷制作工艺流程氧化铝陶瓷,那可是个神奇的东西。
这氧化铝陶瓷制作起来啊,就像一场精心策划的美食烹饪,每一个步骤都得拿捏得死死的。
先得选料,这就好比咱做饭选食材一样重要。
氧化铝粉末的纯度、粒度啥的都得讲究。
要是纯度不够,就像做菜的原料不新鲜,那做出来的氧化铝陶瓷肯定也差强人意。
纯度高、粒度合适的氧化铝粉末就像那精选的五常大米,是做出好陶瓷的基础。
有了原料,接着就是成型。
这成型的方法可不少呢。
有干压成型,就像把面粉使劲儿压实做成饼一样。
把氧化铝粉末放进模具里,用压力让它变成想要的形状。
不过这个过程可不能太粗暴,压力得合适,不然这“饼”就可能这儿缺一块那儿多一块的。
还有注浆成型,这有点像小时候玩的灌沙子游戏。
把氧化铝粉末做成的浆液灌到模具里,让它慢慢凝固成想要的形状。
这就需要耐心了,急不得,要是不等它完全凝固就乱动,那做出来的形状可就歪七扭八了。
成型之后呢,就是烧结啦。
这烧结啊,就像是给氧化铝陶瓷来一场烈火中的洗礼。
把成型后的坯体放到高温炉里去烧。
温度得一点点升高,就像爬山一样,不能一蹴而就。
如果一下子温度升得太高,那坯体可能就像个脆弱的小娃娃,一下子就被这高温给折腾坏了。
在烧结的过程中,氧化铝粉末的颗粒之间就开始紧密地结合在一起,就像一群小伙伴手拉手一样,变得越来越结实。
在烧结的过程中,还得注意气氛的控制。
有时候需要还原气氛,有时候需要氧化气氛,这就好比不同的菜需要不同的火候和调料。
如果气氛不对,那做出来的氧化铝陶瓷可能颜色不对,性能也不好。
就像炒菜的时候盐放多了或者火候过了,菜就不好吃了。
烧结完了之后,还得进行加工。
这加工就包括研磨、抛光之类的。
研磨就像给氧化铝陶瓷做个美容,把表面不平整的地方磨掉。
抛光呢,就像是给它打一层光亮的蜡,让它看起来闪闪发亮。
这两个步骤就像女孩子化妆一样,经过这两道工序,氧化铝陶瓷就变得更加精致了。
从选料到最后的加工,氧化铝陶瓷的制作流程就像一场奇妙的旅程。
每一个环节都充满了挑战,也充满了乐趣。
氧化铝陶瓷的制备及应用研究氧化铝陶瓷是一种重要的陶瓷材料,具有许多优良的性质,比如高温稳定性、化学惰性、机械强度高等。
因此,在航空航天、化工、医疗、电子等领域都有广泛的应用。
本文将从氧化铝陶瓷的制备、性质和应用三个角度来阐述相关研究进展。
1.氧化铝陶瓷制备研究氧化铝陶瓷的制备有多种方法,包括焙烧法、注模成型、压制烧结法和激光烧结法等。
其中,焙烧法是一种常用的制备方法。
该方法首先将氧化铝粉末与有机混合物混合,在不同温度条件下煅烧,得到所需的陶瓷材料。
注模成型则是将氧化铝粉末与有机胶水混合,注入成型模具中制作成所需形状的陶瓷体。
压制烧结法则是将氧化铝粉末压制成形体后,在高温下烧结成陶瓷。
激光烧结法则是利用激光束对氧化铝粉末进行加热和压缩,形成陶瓷材料。
以上几种制备方法都有其优缺点。
焙烧法制备简单、成本低,但制备出的陶瓷材料中可能存在杂质,影响材料性能。
注模成型方法可以制作出形状复杂的陶瓷,但需要使用有机胶水作为粘合剂,可能影响材料的稳定性。
压制烧结法可以制备出高性能的氧化铝陶瓷,但加工难度较大、成本较高。
激光烧结法具有制备速度快、高温高压条件下制备的陶瓷具有均匀致密的优点,但设备成本高,生产成本也较高。
2.氧化铝陶瓷性质研究氧化铝陶瓷具有多种优良的性质,例如高机械强度、硬度、抗腐蚀性、化学稳定性、热稳定性等。
其中,氧化铝陶瓷的高机械强度和硬度使其成为制作切割工具、芯片基板等高性能材料的理想选择。
氧化铝陶瓷的化学稳定性和抗腐蚀性,使其成为能源、石油化工等领域中重要的结构材料。
氧化铝陶瓷的热稳定性则使其成为航空航天、电子等领域的重要材料。
同时,氧化铝陶瓷在生物医疗、环保等领域也有广泛的应用,如制备生物医疗器械、过滤器等。
3.氧化铝陶瓷应用研究氧化铝陶瓷在各个领域都有着广泛的应用。
在航空航天领域中,氧化铝陶瓷被应用于制造高温发动机、导弹隔热材料等。
在化工领域中,氧化铝陶瓷被应用于制作化工反应器、催化剂等。
氧化铝陶瓷制作及强化工艺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1~6μmAl2O380%或75%外,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理、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。
此外,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。
近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,在加热情况下有很好的流动性。
喷雾造粒后的粉体必须具备流动性好、密度松散,流动角摩擦温度小于30℃。
颗粒级配比理想等条件,以获得较大素坯密度。
二、成型方法:氧化铝陶瓷制品成型方法有干压、注浆、挤压、冷等静压、注射、流延、1mm,15~60μm、介于制备。
通常以水为熔剂介质,再加入解胶剂与粘结剂,充分研磨之后排气,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、应尽量使用高浓度浆料。
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法叫烧结。
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,使颗粒之间相互生长结合,中。
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。
氧化铝陶瓷膜制备
氧化铝陶瓷膜是一种高性能的薄膜材料,具有优异的耐磨、耐腐蚀、耐高温等特性,广泛应用于电子、光学、化工等领域。
本文将介绍氧化铝陶瓷膜的制备方法及其应用。
氧化铝陶瓷膜的制备方法主要有物理气相沉积、化学气相沉积、溶胶-凝胶法、电化学沉积等。
其中,物理气相沉积是一种常用的制备方法,其原理是将氧化铝靶材加热至高温,使其蒸发并沉积在基底上形成薄膜。
化学气相沉积则是通过化学反应在基底表面沉积氧化铝薄膜。
溶胶-凝胶法则是将氧化铝前驱体溶解在溶剂中,形成溶胶,经过凝胶化后形成氧化铝薄膜。
电化学沉积则是通过电化学反应在基底表面沉积氧化铝薄膜。
氧化铝陶瓷膜的应用非常广泛,其中最常见的应用是作为电子元器件的绝缘层。
由于氧化铝陶瓷膜具有优异的绝缘性能,可以有效地隔离电子元器件之间的电信号,从而提高电子元器件的性能和可靠性。
此外,氧化铝陶瓷膜还可以用于制备光学薄膜、化学传感器、生物传感器等领域。
在光学领域,氧化铝陶瓷膜可以用于制备反射镜、透镜等光学元件,具有优异的光学性能。
在化学传感器和生物传感器领域,氧化铝陶瓷膜可以用于制备传感器的敏感层,可以有效地检测化学物质和生物分子。
氧化铝陶瓷膜是一种非常重要的薄膜材料,具有广泛的应用前景。
随着制备技术的不断发展和完善,氧化铝陶瓷膜的性能和应用领域
将会得到进一步的拓展和提升。
氧化铝陶瓷
氧化铝陶瓷是一种高性能陶瓷材料,也称为氧化铝陶瓷材料。
它是由高纯度氧化铝粉末通过压制、成型、烧结等工艺制成的一种非金属材料。
氧化铝陶瓷具有高硬度、高强度、高耐磨性、高耐腐蚀性、高耐高温性、绝缘性能好等优良的物理性能和化学性能。
因此,氧化铝陶瓷被广泛应用于航空航天、机械工业、电子电器、化学工业等领域。
氧化铝陶瓷的制备过程一般包括以下几个步骤:首先将高纯度氧化铝粉末与其他添加剂混合均匀,然后通过压制或注塑成型,最后进行高温烧结处理。
在烧结过程中,氧化铝粉末会逐渐结合成致密坚硬的结构,形成具有优良物理性能和化学性能的氧化铝陶瓷。
氧化铝陶瓷的应用领域非常广泛,例如在航空航天领域中,氧化铝陶瓷可以用于制造发动机涡轮叶片、航空仪器仪表、空气滤清器等;在机械工业中,氧化铝陶瓷可以用于制造轴承、轴瓦、机床刀具、磨料等;在电子电器领域中,氧化铝陶瓷可以用于制造电子器件、热敏电阻器、微波陶瓷等;在化学工业中,氧化铝陶瓷可以用于制造化学反应器、催化剂载体等。
氧化铝陶瓷的注塑工艺一、前期准备注塑工艺是将粉末颗粒与有机物质混合后,通过注塑机器将其注入模具中,在高温下进行烘烤和烧结,形成氧化铝陶瓷制品。
在进行注塑工艺之前,需要先进行一些前期准备。
1.原料准备氧化铝陶瓷的原材料主要包括氧化铝粉末、有机物质和其他添加剂。
其中,氧化铝粉末是制作氧化铝陶瓷的主要原材料,有机物质则是起到粘合剂的作用,其他添加剂则根据不同的生产需求来添加。
在进行注塑工艺之前需要对这些原材料进行充分的筛选、称量和混合。
2.模具设计与制造模具是注塑工艺中非常重要的一环,它直接影响到最终产品的质量和形态。
因此,在进行注塑工艺之前需要根据产品需求设计并制造出适合的模具。
二、注塑过程1.混合原料首先将预先准备好的氧化铝粉末、有机物质和其他添加剂按比例混合均匀,形成混合料。
2.注塑将混合料装入注塑机器的料斗中,通过注塑机器将其注入模具中。
在注入过程中需要控制好注入速度和压力,以确保混合料能够均匀地填充到模具的每一个角落。
3.脱模在混合料被填充到模具中后,需要等待一定的时间让其自然固化。
然后将模具打开,取出已经成型的氧化铝陶瓷制品。
在脱模过程中需要注意不要对产品造成损伤。
三、烘烤和烧结1.烘烤在脱模后,氧化铝陶瓷制品还处于半成品状态,需要进行烘烤处理。
将半成品放入专门的烘箱中,在一定温度下进行加热处理。
这个过程主要是为了去除有机物质并使氧化铝颗粒彼此之间更加紧密地结合起来。
2.烧结经过一定时间的烘烤后,半成品已经变得相对坚硬,并且颜色也变得更加白亮。
此时需要进行最后一步——高温烧结。
将半成品放入特殊的烧结炉中,在高温下进行加热处理,使氧化铝颗粒彼此之间更加紧密地结合起来,形成最终的氧化铝陶瓷制品。
四、产品检验在经过烘烤和烧结后,制作出来的氧化铝陶瓷制品已经基本上完成。
但是,在进行交付之前需要对其进行一些必要的检验,以确保产品质量符合要求。
主要包括外观检查、尺寸检查、硬度测试等。
五、包装与交付在通过检验后,可以将产品进行包装,并交付给客户。
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氧化铝陶瓷概述氧化铝陶瓷是一种常见的陶瓷材料,在工业领域有广泛的应用。
它由氧化铝粉末经过成型、烧结等工艺制成。
氧化铝陶瓷具有许多优良的性能,如高强度、高硬度、耐磨损、耐高温等,因此在许多领域取代了传统的金属材料。
制备工艺1.氧化铝粉末的制备:氧化铝粉末是制备氧化铝陶瓷的关键。
常见的制备方法包括球磨法、溶胶-凝胶法等。
通过选择适当的氧化铝原料和控制制备条件,可以获得具有不同形貌和尺寸的氧化铝粉末。
2.成型:氧化铝粉末通常需要进行成型,以便获得所需的形状和尺寸。
常见的成型方法包括干压成型、注塑成型等。
干压成型适用于批量生产,而注塑成型适用于复杂形状和小批量生产。
3.烧结:成型后的氧化铝坯体需要进行烧结以提高其致密度和机械性能。
烧结工艺包括常压烧结、热等静压烧结等。
常压烧结是最常用的方法,可以在较高温度和气氛条件下完成。
而热等静压烧结则可以获得更高的致密度和均匀性。
性能特点1.高强度:氧化铝陶瓷的强度比钢材还要高。
这得益于氧化铝的晶格结构和结晶方式,使得其晶界强度较高,抗拉、抗压强度都很突出。
2.高硬度:氧化铝的硬度接近于钻石,具有很高的抗刮擦性能。
这使得氧化铝陶瓷在磨擦材料、切割工具等领域有广泛应用。
3.耐磨损:氧化铝陶瓷具有良好的耐磨性能,不易磨损、疲劳,可以长期保持较好的表面光洁度。
4.耐高温:氧化铝陶瓷的耐高温性能优异,可在高温下长期稳定工作。
这使得它在航空航天、电力等领域中得以广泛应用。
5.绝缘性:氧化铝陶瓷是一种优良的绝缘体,具有良好的绝缘性能和电介质性能。
这使得它在电子元器件、绝缘设备等方面有重要应用。
应用领域1.电子领域:氧化铝陶瓷在电子元器件中具有重要应用,如集成电路基板、电子陶瓷电容器、热敏电阻等。
其绝缘性能和耐高温特性使得它在电子领域中的应用不断扩大。
2.机械工程领域:氧化铝陶瓷在机械工程领域中广泛应用,如轴承、活塞环、机械密封件等。
其高硬度和耐磨损性能使得它可以在恶劣环境下长期工作。
氧化铝陶瓷制作工艺简介 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腐蚀性用作钠灯管;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腐蚀、耐磨部件;85瓷中由于常掺入部分滑石,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: 将入厂的氧化铝粉按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分布均匀。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—200℃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理、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。此外,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。近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,在加热情况下有很好的流动性。喷雾造粒后的粉体必须具备流动性好、密度松散,流动角摩擦温度小于30℃。颗粒级配比理想等条件,以获得较大素坯密度。 二成型方法: 氧化铝陶瓷制品成型方法有干压、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法。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法。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法。摘其常用成型介绍: 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。成型方法有单轴向或双向。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,故在粉料充填有差异时压制件高度不同。而机械式压机施加压力大小因粉体充填多少而变化,易导致烧结后尺寸收缩产生差异,影响产品质量。因此干压过程中粉体颗粒均匀分布对模具充填非常重要。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很大。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使用最早的成型方法。由于采用石膏模、成本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,充分研磨之后排气,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、
应尽量使用高浓度浆料。 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法叫烧结。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,使颗粒之间相互生长结合,形成新的物质的方法。 烧成使用的加热装置最广泛使用电炉。除了常压烧结?即无压烧结?外,还有热压烧结及热等静压烧结等。连续热压烧结虽然提高产量,但设备和模具费用太高,此外由于属轴向受热,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优点,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法。 此外,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。 有些氧化铝陶瓷零件需与其它材料作封装处理。
氧化铝陶瓷的低温烧结技术
氧化铝陶瓷是一种以Al2O3为主要原料,以刚玉(α—Al2O3)为主晶相的陶瓷材料。因其具有机械强度高、硬度大、高频介电损耗小、高温绝缘电阻高、耐化学腐蚀性和导热性良好等优良综合技术性能,以及原料来源广、价格相对便宜、加工制造技术较为成熟等优势,氧化铝陶瓷已被广泛应用于电子、电器、机械、化工、纺织、汽车、冶金和航空航天等行业,成为目前世界上用量最大的氧化物陶瓷材料。然而,由于氧化铝熔点高达2050℃,导致氧化铝陶瓷的烧结温度普遍较高(参见表一中标准烧结温度),从而使得氧化铝陶瓷的制造需要使用高温发热体或高质量的燃料以及高级耐火材料作窑炉和窑具,这在一定程度上限制了它的生产和更广泛的应用。因此,降低氧化铝陶瓷的烧结温度,降低能耗,缩短烧成周期,减少窑炉和窑具损耗,从而降低生产成本,一直是企业所关心和急需解决的重要课题。 目前,对氧化铝陶瓷低温烧结技术的研究工作已很广泛和深入,从75瓷到99瓷都有系统的研究,业已取得显著成效。表一是已实现的各类氧化铝陶瓷低温烧结情况。 表中低温烧结氧化铝陶瓷的各项机电性能均达到了相应瓷种的国家标准,甚至中铝瓷在某些技术标准上超过高铝瓷的国标,如中科院上海硅酸盐研究所研制的1360℃烧成的85瓷,其抗弯强度超过99%Al2O3陶瓷的国标,各项电性能都优于95%Al2O3瓷的国标;Al2O3含量分别为90%和95%的低温烧结陶瓷,其机电性能都优于95瓷及99瓷的国标。 纵观当前各种氧化铝瓷的低温烧结技术,归纳起来,主要是从原料加工、配方设计和烧成工艺等三方面来采取措施,下面分别加以概述。 一、通过提高Al2O3粉体的细度与活性降低瓷体烧结温度。 与块状物相比,粉体具有很大的比表面积,这是外界对粉体做功的结果。利用机械作用或化学作用来制备粉体时所消耗的机械能或化学能,部分将作为表面能而贮存在粉体中,此外,在粉体的制备过程中,又会引起粉粒表面及其内部出现各种晶格缺陷,使晶格活化。由于这些原因,粉体具有较高的表面自由能。粉体的这种表面能是其烧结的内在动力。因此,Al2O3粉体的颗粒越细,活化程度越高,粉体就越容易烧结,烧结温度越低。在氧化铝瓷低温烧结技术中,使用高活性易烧结Al2O3粉体作原料是重要的手段之一,因而粉体制备技术成为陶瓷低温烧结技术中一个基础环节。 目前,制备超细活化易烧结Al2O3粉体的方法分为二大类,一类是机械法,另一类是化学法。机械法是用机械外力作用使Al2O3粉体颗粒细化,常用的粉碎工艺有球磨粉碎、振磨粉碎、砂磨粉碎、气流粉碎等等。通过机械粉碎方法来提高粉料的比表面积,尽管是有效的,但有一定限度,通常只能使粉料的平均粒径小至1μm左右或更细一点,而且有粒径分布范围较宽,容易带入杂质的缺点。近年来,采用湿化学法制造超细高纯Al2O3粉体发展较快,其中较为成熟的是溶胶—凝胶法。由于溶胶高度稳定,因而可将多种金属离子均匀、稳定地分布于胶体中,通过进一步脱水形成均匀的凝胶(无定形体),再经过合适的处理便可获得活性极高的超微粉混合氧化物或均一的固溶体。目前此法大致有以下3种工艺流程。(1)形成金属氧有机基络合物溶胶→水解并缩合成含羟基的三度空间高分子结构→溶胶蒸发脱水成凝胶→低温煅烧成活性氧化物粉料。(2)含有不同金属离子的酸盐溶液和有机胶混合成溶液→溶胶蒸发脱水成凝胶→低温煅烧成粉体。(3)含有不同金属离子的溶胶直接淬火、沉积或加热成凝胶→低温煅烧成粉体。湿化学法制备的Al2O3粉体粒径可达到纳米级,粒径分布范围窄,化学纯度高,晶体缺陷多。因此化学法粉体的表面能与活性比机械法粉体要高得多。采用这种超细Al2O3粉体作原料不仅能明显降低氧化铝瓷的烧结温度(可降150℃—300℃),而且可以获得微晶高强的高铝瓷材料。表二是日本住友化学有限公司生产的易烧结Al2O3粉料理化指标。 此外,有专家推荐以下三种超细Al2O3粉体制备方法,仅供参考:(1)将(NH4)SO4Al2(SO4)3·2H2O与(MgCO3)4Mg(OH)2·5H2O混合、加热到1200℃分解,可获得含有MgO的纯度为99%、粒度为02~05μm的α—Al2O3超细粉料。(2)将无水二醋酸铝加热到1200℃保温3小时以上,可获得粒度小于05μm的α—Al2O3超细粉体。(3)铁筒钢球,湿磨数百小时,浆料加热酸洗除铁,浮选,反复多次,可制取粒度03—05μm的α—Al2O3超细粉料。 二、通过瓷料配方设计掺杂降低瓷体烧结温度 氧化铝陶瓷的烧结温度主要由其化学组成中Al2O3的含量来决定,Al2O3含量越高,瓷料的烧结温度越高,除此之外,还与瓷料组成系统、各组成