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氧化鋁陶瓷制作工藝

粉體制備

將入廠的氧化鋁粉按照不同的產品要求與不同成型工藝制備成粉體材料。粉體粒度在1μm以下,若制造高純氧化鋁陶瓷制品除氧化鋁純度在99.99%外,還需超細粉碎且使其粒徑分布均勻。采用擠壓成型或注射成型時,粉料中需引入粘結劑與可塑劑,一般為重量比在10-30%的熱塑性塑膠或樹脂?有機粘結劑應與氧化鋁粉體在150-200溫度下均勻混合,以利于成型操作。采用熱壓工藝成型的粉體原料則不需加入粘結劑。若采用半自動或全自動干壓成型,對粉體有特別的工藝要求,需要采用噴霧造粒法對粉體進行處理、使其呈現圓球狀,以利于提高粉體流動性便于成型中自動充填模壁。此外,為減少粉料與模壁的摩擦,還需添加1~2%的潤滑劑,如硬脂酸,及粘結劑PVA。

欲干壓成型時需對粉體噴霧造粒,其中引入聚乙烯醇作為粘結劑。上海某研究所開發一種水溶性石蠟用作Al203噴霧造粒的粘結劑,在加熱情況下有很好的流動性。噴霧造粒后的粉體必須具備流動性好、密度松散,流動角摩擦溫度小于30℃。顆粒級配比理想等條件,以獲得較大素坯密度。

成型方法

氧化鋁陶瓷制品成型方法有干壓、注漿、擠壓、冷等靜壓、注射、流延、熱壓與熱等靜壓成型等多種方法。近幾年來國內外又開發出壓濾成型、直接凝固注模成型、凝膠注成型、離心注漿成型與固體自由成型等成型技術方法。不同的產品形狀、尺寸、復雜造型與精度的產品需要不同的成型方法。

摘其常用成型介紹:

1、干壓成型:氧化鋁陶瓷干壓成型技術限于形狀單純且內壁厚度超過1mm,長度與直徑之比不大于4∶1的物件。成型方法有單軸向或雙向。壓機有液壓式、機械式兩種,可呈半自動或全自動成型方式。壓機至大壓力為200Mpa。產量每分鐘可達15~50件。由于液壓式壓機沖程壓力均勻,故在粉料充填有差異時壓制件高度不同。而機械式壓機施加壓力大小因粉體充填多少而變化,易導致燒結后尺寸收縮產生差異,影響產品質量。因此干壓過程中粉體顆粒均勻分布對模具充填非常重要。充填量準確與否對制造的氧化鋁陶瓷零件尺寸精度控制影響很大。粉體顆粒以大于60μm、介于60~200目之間可獲至大自由流動效果,取得很好壓力成型效果。

2、注漿成型法:注漿成型是氧化鋁陶瓷使用很早的成型方法。由于采用石膏模、成本低且易于成型大尺寸、外形復雜的部件。注漿成型的關鍵是氧化鋁漿料的制備。通常以水為熔劑介質,再加入解膠劑與粘結劑,充分研磨之后排氣,然后倒注入石膏模內。由于石膏模毛細管對水分的吸附,漿料遂固化在模內。空心注漿時,在模壁吸附漿料達要求厚度時,還需將多余漿料倒出。為減少坯體收縮量、應盡量使用高濃度漿料。

氧化鋁陶瓷漿料中還需加入有機添加劑以使料漿顆粒表面形成雙電層使料漿穩定懸浮不沉淀。此外還需加入乙烯醇、甲基纖維素、海藻酸胺等粘結劑及聚丙烯胺、阿拉伯樹膠等分散劑,目的均在于使漿料適宜注漿成型操作。


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