氧化鋁陶瓷特點與生產(chǎn)簡介
摘要
高純度和普通型氧化鋁陶瓷的特點和技術指標，如高溫抗壓強度、硬度和耐磨性等。然后詳細描述了粉末制備、成型方法（包括注漿、擠壓、熱壓等）、燒結技術以及后續(xù)的精密加工步驟，如精密研磨、切割成型和表面處理。這些工藝使氧化鋁陶瓷適用于機械、電子和醫(yī)療領域的高精度應用。
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第一部分：特點和技術指標
氧化鋁陶瓷主要分為高純型和普通型兩類。高純氧化鋁陶瓷材料的Al2O3含量在99%以上。由于其使用溫度高達1650℃甚至更高，抗壓強度Compressive Strength(20°C)達2000MPa，維氏硬度 (Hv50)15.7（Gpa），1600(Kg/mm2)等性能特點，被廣泛用于機械、化工、石油等行業(yè)制成各種機構零部件；在電子工業(yè)中，它們可作為集成電路基板和高頻絕緣材料等。普通氧化鋁陶瓷根據(jù)Al2O3含量的不同分為98瓷、95瓷、90瓷和85瓷等，有時Al2O3含量在80%或75%的也歸入普通氧化鋁陶瓷系列。
- 硬度：莫氏硬度為9，僅次于金剛石（10），遠遠超過耐磨鋼和常見鋼材。
- 耐磨性優(yōu)異：耐磨性是錳鋼的266倍，是高鉻鑄鐵的171.5倍。根據(jù)我們十年來的客戶跟蹤調(diào)查，在相同工況條件下，設備使用壽命至少可延長十倍以上。
- 重量輕：氧化鋁陶瓷密度為3.85g/cm3，僅為鋼鐵的一半，可大大減輕設備負荷。我司氧化鋁陶瓷的主要技術指標：氧化鋁含量≥99%、密度≥3.85g/cm3、維氏硬度(Hv50)≥15.7(1600)Gpa(Kg/mm2)、抗壓強度≥2000MPa、斷裂韌性≥4MPa·m1/2、抗彎強度≥330MPa、熱導率27.5W/mK等。
其中99瓷氧化鋁陶瓷材料用于制作各種精密陶瓷結構件產(chǎn)品，如陶瓷法蘭管、異形陶瓷結構件和陶瓷保護套等。氧化鋁陶瓷主要用作耐腐蝕和耐磨零件。85瓷中常摻入部分滑石粉以提高其電性能和機械強度，可與鉬、鈮、鉭等金屬封接，有時用作電真空器件。
第二部分：粉末制備
氧化鋁粉末根據(jù)不同的產(chǎn)品要求和成型工藝制成粉末，粒徑在1μm以下。制造高純氧化鋁陶瓷不僅要求氧化鋁純度在99%以上，還需超細研磨和均勻粒度分布。采用擠出或注射成型時，需在粉末中加入10-30%的粘結劑和增塑劑，通常為熱塑性塑料或樹脂。有機粘結劑應在150-200℃下與氧化鋁粉末混合，以便于成型操作。熱壓成型的粉末材料無需添加粘結劑。如果采用半自動或全自動干壓成型，對粉末有特殊要求。噴霧造粒需將粉末處理成球形以提高其流動性，便于成型時自動填充模壁。此外，為減少粉末與模壁的摩擦，還需加入1-2%的潤滑劑，如硬脂酸或PVA等。
第三部分：成型方法
氧化鋁陶瓷的成型方法包括干壓、注漿、擠壓、冷等靜壓、注射、流延、熱壓和熱等靜壓等。近年來，又開發(fā)了一些成型技術，如壓濾成型、直接凝固成型、凝膠成型、離心注漿成型和自由固體成型等。不同形狀、尺寸、復雜形狀和精度的制品需要采用不同的成型方法。以下是常見成型方法的介紹：
冷等靜壓：在等靜壓工藝中，粉末從各個方向以相同的壓力進行均勻壓制。這種均勻的壓力分布確保壓制出的陶瓷坯料具有一致的密度。均勻的密度有助于在燒結或熱等靜壓過程中保持一致的收縮率，從而最大程度地減少翹曲或變形。此外，通過等靜壓獲得的高坯料強度可以確保最終產(chǎn)品具備優(yōu)良的耐久性和性能。
第四部分：燒結技術
燒結是將粒狀陶瓷坯料致密化形成固態(tài)材料的技術。燒結過程將坯料中的孔洞、少量氣體和雜質(zhì)及有機物去除，使顆粒長大并燒結而成。燒結常用電爐加熱。除了常壓燒結，還有熱壓燒結、熱等靜壓燒結等。雖然連續(xù)熱壓燒結提高了產(chǎn)量，但設備和模具費用高，且由于軸向加熱，制品長度受限。目前，一些高附加值的氧化鋁陶瓷制品或國防所需特殊部件，如陶瓷軸承、反射鏡、核燃料及筒體制品等，多采用熱等靜壓燒結或高真空無壓燒結方法。
第五部分：后續(xù)加工
氧化鋁陶瓷經(jīng)過燒結后，需要進行一系列精密加工步驟，以滿足各種高精度應用需求。精密陶瓷的后續(xù)加工包括以下幾個關鍵環(huán)節(jié)：
- 精密研磨與拋光：燒結后的氧化鋁陶瓷坯料需要經(jīng)過精密研磨和拋光，以達到所需的表面光潔度和尺寸精度。逐級進行，從粗磨到細磨，再到最后的拋光。
- 精密切割與成型：根據(jù)客戶需求，燒結后的氧化鋁陶瓷可進一步切割和成型為復雜的幾何形狀和精細結構。激光切割的先進技術被廣泛應用，以確保切割精度和成品質(zhì)量。
- 檢測與質(zhì)量控制：加工后的精密陶瓷部件，為了確保產(chǎn)品質(zhì)量和性能，需要進行多次檢測和嚴格的質(zhì)量控制。常用的檢測方法包括尺寸測量、硬度測試和熱穩(wěn)定性測試等。在檢測過程中，使用專業(yè)的檢測設備和工具，并遵循相關的檢測標準和規(guī)范。
通過這些精密加工步驟，氧化鋁陶瓷可以被制成滿足各種高技術要求的精密陶瓷部件，廣泛應用于電子、機械、醫(yī)療等領域。
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