氧化铝陶瓷加工需要哪些工艺?今天郑州永晟小编为大家分享一下。
1. 原料制备 粉末选择:根据产品性能要求选择氧化铝粉末纯度(如96%、99%、99.5%等),粉末粒径通常为亚微米级。 混合与添加剂: 添加烧结助剂 (如MgO、SiO₂)以降低烧结温度或细化晶粒。 加入粘结剂(如PVA、石蜡)以提高成型强度。 通过球磨或搅拌使粉末均匀混合。
2. 成型工艺 根据产品形状和尺寸选择合适的成型方法: 干压成型 : 粉末填入模具,通过机械或液压压力(50-200 MPa)压制成坯体。 适合简单形状(如片状、圆柱形)。 等静压成型 : 使用液体或气体传递压力(100-300 MPa),使坯体密度均匀。 适合复杂形状或大尺寸零件。 注浆成型: 将浆料(粉末+水+分散剂)注入石膏模具,通过吸水固化成型。 适合薄壁或中空结构。 注射成型: 将粉末与热塑性粘结剂混合后注射到模具中,适合高精度复杂零件。 需后续脱脂处理(去除粘结剂)。
3. 烧结 烧结是氧化铝陶瓷致密化的关键步骤,通常在高温炉中进行: 温度控制:根据纯度选择烧结温度(1400-1700℃),保温数小时。 烧结方式: 常压烧结:常规方法,成本低,但密度可能略低。 热压烧结:加压(10-40 MPa)下烧结,提高致密度和力学性能。 气氛烧结:在惰性气体(如N₂)或真空环境中避免氧化。 结果:坯体收缩约15-20%,形成致密结构。
4. 精密加工(后处理) 烧结后的氧化铝陶瓷硬度高(Hv 1500-2000),需用超硬工具加工: 切割:金刚石线锯或激光切割。 磨削:金刚石砂轮精密磨削,控制尺寸公差(可达±0.01 mm)。 钻孔:超声波加工或激光打孔,用于微小孔或复杂结构。 抛光:金刚石研磨液抛光至镜面(Ra<0.1 μm)。
5. 表面处理 涂层:镀金属(如银、铜)以增强导电性或焊接性。 化学处理 :酸洗去除表面杂质或改善润湿性。 激光刻蚀:标记文字或图案。
6. 检测与性能测试 尺寸检测:三坐标测量仪 (CMM)验证精度。 物理性能:测试密度(理论密度≥3.9 g/cm³)、硬度、抗弯强度(300-500 MPa)。 微观结构:SEM观察晶粒大小和孔隙率。 功能性测试:介电强度、耐腐蚀性、高温稳定性等。
难点与注意事项
1.裂纹控制:烧结时需缓慢升降温以避免热应力开裂。
2. 尺寸精度:烧结收缩率需提前补偿设计模具。
3. 成本控制:精密加工耗时长,金刚石工具成本高。
4. 环保要求:粉尘和废水需处理,避免污染。
氧化铝陶瓷的加工需要结合材料特性与工艺优化,不同应用场景(如电子基板、切削刀具、人工关节)需调整工艺参数,以确保最终产品性能达标。