氧化铝陶瓷加工工艺

作者:东莞市诺一精密陶瓷科技有限公司 日期:2025-03-24 阅读量:

氧化铝陶瓷(Al₂O₃陶瓷)的加工工艺因其高硬度、高耐磨性和耐高温等特点,需结合传统陶瓷工艺和现代精密加工技术。以下是诺一精瓷对氧化铝陶瓷加工核心工艺流程及关键细节的分享:



1. 原料制备

  • 原料选择

    • 氧化铝纯度决定性能,常见等级:

      • 普通工业级Al₂O₃ 90%-95%(用于耐磨件、耐火材料)。

      • 高纯级Al₂O₃ 99.5%以上(电子器件、生物陶瓷)。

    • 添加剂:如 MgO(抑制晶粒过度生长)、SiO₂(促进烧结)、Y₂O₃(改善高温性能)。

  • 粉体处理

    • 球磨:湿法球磨(酒精/水介质)细化颗粒至亚微米级(0.5-1μm),提升烧结活性。

    • 喷雾干燥:将浆料雾化干燥为流动性好的造粒粉,便于成型。


7、冷等静压-成型车间.jpg

2. 成型工艺

  • 干压成型

    • 单轴压机:适用于简单形状(片状、柱状),压力100-300 MPa,密度约50-60%理论密度。

    • 等静压(CIP:通过液体/气体介质均匀施压(200-400 MPa),坯体密度更高且均匀,适合复杂结构。

  • 注浆成型

    • 浆料配方:粉体+分散剂(如PAA+粘结剂(如PVA),固含量50%-60%

    • 适用多孔模具(石膏模),通过毛细作用吸水成型,适合薄壁或异形件。

  • 流延成型

    • 制备薄膜(厚度0.1-1mm),用于多层陶瓷基板(如电子封装)。

  • 3D打印

    • 光固化(DLP/SLA:氧化铝浆料中添加光敏树脂,逐层固化成型,适合定制化复杂结构。

    • 粘结剂喷射:铺粉后喷射粘结剂,后处理烧结。


11、烧结炉-烧结车间.jpg

3. 烧结工艺

  • 排胶(脱脂)

    • 升温速率1-5°C/min,温度400-600°C,去除粘结剂(如PVA、石蜡)。

  • 烧结方式

    • 常压烧结1600-1800°C,保温1-4小时,密度可达95%-99%理论密度。

    • 热压烧结:加压(10-40 MPa)下烧结,降低温度(1400-1600°C),致密度>99.5%

    • 放电等离子烧结(SPS:快速升温(数百°C/min),短时间(5-20分钟)完成致密化,晶粒细小。

  • 后处理

    • 热等静压(HIP:烧结后施加高压(100-200 MPa)和高温,消除内部气孔,提升力学性能。


12、北京精雕cnc-机加工车间 (2).jpg

4. 精密加工

  • 磨削加工

    • 金刚石砂轮(粒度#200-#2000)加工,表面粗糙度Ra可达0.1μm

    • 超声辅助磨削:减少崩边,提升加工效率。

  • 激光加工

    • 飞秒/皮秒激光打孔、切割,精度±5μm,适用于超薄或复杂微结构。

  • 抛光

    • 化学机械抛光(CMP):氧化铝浆料+碱性溶液,Ra1nm(用于光学窗口、半导体部件)。



5. 关键挑战与解决方案

  • 脆性断裂

    • 优化烧结工艺(如HIP处理)减少缺陷,或添加ZrO₂增韧。

  • 尺寸收缩控制

    • 通过造粒粉体级配、成型压力与烧结曲线匹配,收缩率可控制在15%-20%

  • 成本控制

    • 高纯粉体占成本50%以上,可通过回收废料或优化烧结工艺降本。

以上就是诺一精密陶瓷关于“氧化铝陶瓷加工工艺”的分享,部分内容来自网络,仅供参考。

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