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。
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。
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。
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,Ra<1nm(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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