氧化铝陶瓷的制作工艺
将入厂的氧化铝粉按照不同的产品要求与不同成型工艺制备成粉体材料。粉体粒度在1μm以下,若制造高纯氧化铝陶瓷制品除氧化铝纯度在99.99%外,还需超细粉碎且使其粒径分布均匀。采用挤压成型或注射成型时,粉料中需引入粘结剂与可塑剂,一般为重量比在10-30%的热塑性塑胶或树脂?有机粘结剂应与氧化铝粉体在150-200温度下均匀混合,以利于成型操作。采用热压工艺成型的粉体原料则不需加入粘结剂。若采用半自动或全自动干压成型,对粉体有特别的工艺要求,需要采用喷雾造粒法对粉体进行处理、使其呈现圆球状,以利于提高粉体流动性便于成型中自动充填模壁。此外,为减少粉料与模壁的摩擦,还需添加1~2%的润滑剂,如硬脂酸,及粘结剂PVA。
欲干压成型时需对粉体喷雾造粒,其中引入聚乙烯醇作为粘结剂。上海某研究所开发一种水溶性石蜡用作Al203喷雾造粒的粘结剂,在加热情况下有很好的流动性。喷雾造粒后的粉体必须具备流动性好、密度松散,流动角摩擦温度小于30℃。颗粒级配比理想等条件,以获得较大素坯密度。 氧化铝陶瓷制品成型方法有干压、注浆、挤压、冷等静压、注射、流延、热压与热等静压成型等多种方法。近几年来国内外又开发出压滤成型、直接凝固注模成型、凝胶注成型、离心注浆成型与固体自由成型等成型技术方法。不同的产品形状、尺寸、复杂造型与精度的产品需要不同的成型方法。
摘其常用成型介绍:
1、干压成型:氧化铝陶瓷干压成型技术仅限于形状单纯且内壁厚度超过1mm,长度与直径之比不大于4∶1的物件。成型方法有单轴向或双向。压机有液压式、机械式两种,可呈半自动或全自动成型方式。压机最大压力为200Mpa。产量每分钟可达15~50件。由于液压式压机冲程压力均匀,故在粉料充填有差异时压制件高度不同。而机械式压机施加压力大小因粉体充填多少而变化,易导致烧结后尺寸收缩产生差异,影响产品质量。因此干压过程中粉体颗粒均匀分布对模具充填非常重要。充填量准确与否对制造的氧化铝陶瓷零件尺寸精度控制影响很大。粉体颗粒以大于60μm、介于60~200目之间可获最大自由流动效果,取得最好压力成型效果。
2、注浆成型法:注浆成型是氧化铝陶瓷使用最早的成型方法。由于采用石膏模、成本低且易于成型大尺寸、外形复杂的部件。注浆成型的关键是氧化铝浆料的制备。通常以水为熔剂介质,再加入解胶剂与粘结剂,充分研磨之后排气,然后倒注入石膏模内。由于石膏模毛细管对水分的吸附,浆料遂固化在模内。空心注浆时,在模壁吸附浆料达要求厚度时,还需将多余浆料倒出。为减少坯体收缩量、应尽量使用高浓度浆料。
氧化铝陶瓷浆料中还需加入有机添加剂以使料浆颗粒表面形成双电层使料浆稳定悬浮不沉淀。此外还需加入乙烯醇、甲基纤维素、海藻酸胺等粘结剂及聚丙烯胺、阿拉伯树胶等分散剂,目的均在于使浆料适宜注浆成型操作。
氧化铝陶瓷片是以氧离子构成的密排六方结构,而铝离子填充于三分之二的八面体间隙中,这是与天然刚玉相同稳定的α- Al2O3结构,因此氧化铝陶瓷片具有高熔点、高硬度,具有优良的耐磨性能。
氧化铝陶瓷片氧化铝含量高,结构比较致密,具有特殊的性能,故称为特种陶瓷。
氧化铝陶瓷片,用于需要导热、散热、绝缘、耐高温、耐高电压击穿的电子电气领域,热传导系数高,稳定性好。而氧化铝陶瓷片是一种高导热,高绝缘的一款材料。
耐磨陶瓷片是以Al2O3主要原料,辅以稀有金属氧化物等溶剂,经1700℃高温熔烧而成的特种陶瓷。它具有硬度高、耐磨、耐高 温、耐腐蚀等优点,可广泛应用于火力发电厂输煤、制粉和输粉系统及大型物料输送系统料斗内衬是各种异型设备和管道做防磨内衬的理想材料。
耐磨陶瓷片,陶瓷耐磨带孔衬板,陶瓷耐磨弧形衬板,陶瓷耐磨梯形衬板安装方式:
将耐磨刚玉陶瓷与天然胶及钢板以热硫化方式结合成一体,形成陶瓷、橡胶、钢板的复合结构,其中陶瓷有平面型(用于一般冲击场合)、球面型(用于强烈冲击场 合)带孔平面形(用于采用螺栓复合方式与钢板合成一体)三种。钢板上固定有Φ12-16mm螺柱,用于衬板与设备连接。
将耐磨刚玉陶瓷与天然橡胶热硫化为一体,然后用胶粘剂将该复合衬板固定于被保护设备表面。
将耐磨刚玉陶瓷通过专用粘结剂直接粘接到设备表面。
二、主要技术性能指标
耐磨陶瓷:http://www.naimotaoci.cn
三氧化二铝陶瓷指标 橡胶指标
洛氏硬度(HRA)≥80 扯断强度(Mpa)≥13
抗压强度(Mpa)550 扯断伸长率(%)300
体积密度(g/cm3)≥3.5 扯断永久变形率(%)30
吸水率(%)≤0.03适用温度-60—150℃
耐磨度(g)0.0005(p=74N,n=800rpm,t=30min,石英砂)
橡胶粘合力(Mpa) > 3.5
橡胶老化年限为:12年
1、高抗冲击性
本产品具有优良的抗冲击性能,由于采用了碳纤维增韧,使其整体性能得到提高,因此抗冲击性能得到全面改善,显著改变了陶瓷制品的脆性弱点,使其实用性 得到提高,抗冲击性能得以和高分子聚乙烯材料相媲美。特别是在低温环境下,其冲击强度更高值。耐磨刚玉陶瓷的韧性为输送系统提供了安全可靠的保障。
2、高耐磨性
本产品的摩擦系数很小,加之长有机分子链及耐磨多晶陶瓷,使得这种复合耐磨构件的耐磨性在输送各种物料、粉料时比锰钢衬板高近三百倍, 比聚氯乙烯管和聚乙烯管高60倍左右,大幅度提高了管道和构件的寿命。
3、强抗腐蚀性
本新产品是一种饱和分子团结构,其稳定性极高,在一定温度和浓度范围内可耐各种高腐蚀性介质(酸、盐)及有机溶剂的侵蚀。
4、不结垢
本产品具有润滑性和不粘结性,摩擦系数很小。特殊工艺生产的管道内壁抗腐蚀、抗磨损、不结垢,流动阻力小,可长期保持额定流速和流量。
5、良好的耐候性和抗老化性
本产品具有良好的耐候性的抗老化性。复合材料的高分子链中不饱和分子团很少,分子量大;并且添加优质改良和耐磨细粉,使得耐磨刚玉陶瓷复合耐磨件使用寿命大大超过普通聚乙烯构件。
6、工作温度宽
本产品可长期在—60度至150度(常温耐磨陶瓷使用温度为300度)的温度下工作。由于采用专用粘结剂可人为使之弯曲变形陶瓷体也不会脱离,能确保在恶劣的气候条件下,不出现了陶瓷脱离的现象。
◆微晶氧化铝衬板常用规格: 单位:mm 注:可根据客户要求制作不同规格的产品。
平板衬板
50-200
25-150
6-50
焊接衬板
50-150
30-150
8-30
管道衬板
50-150
20-150
8-30
氧化铝粉体制备
将入厂的氧化铝粉按照不同的产品要求与不同成型工艺制备成粉体材料。粉体粒度在1μm以下,若制造高纯氧化铝陶瓷制品除氧化铝纯度在99.99%外,还需超细粉碎且使其粒径分布均匀。采用挤压成型或注射成型时,粉料中需引入粘结剂与可塑剂,一般为重量比在10-30%的热塑性塑胶或树脂?有机粘结剂应与氧化铝粉体在150-200温度下均匀混合,以利于成型操作。采用热压工艺成型的粉体原料则不需加入粘结剂。若采用半自动或全自动干压成型,对粉体有特别的工艺要求,需要采用喷雾造粒法对粉体进行处理、使其呈现圆球状,以利于提高粉体流动性便于成型中自动充填模壁。此外,为减少粉料与模壁的摩擦,还需添加1~2%的润滑剂,如硬脂酸,及粘结剂PVA。
欲干压成型时需对粉体喷雾造粒,其中引入聚乙烯醇作为粘结剂。上海某研究所开发一种水溶性石蜡用作Al203喷雾造粒的粘结剂,在加热情况下有很好的流动性。喷雾造粒后的粉体必须具备流动性好、密度松散,流动角摩擦温度小于30℃。颗粒级配比理想等条件,以获得较大素坯密度。
氧化铝陶瓷成型方法
氧化铝陶瓷制品成型方法有干压、注浆、挤压、冷等静压、注射、流延、热压与热等静压成型等多种方法。近几年来国内外又开发出压滤成型、直接凝固注模成型、凝胶注成型、离心注浆成型与固体自由成型等成型技术方法。不同的产品形状、尺寸、复杂造型与精度的产品需要不同的成型方法。
氧化铝陶瓷按照含量分为75瓷(75%)、92瓷(92%)、95瓷(95%)、96瓷(96%)、97瓷(97%)、99瓷(99%)以及995瓷(99.5%)和997瓷(99.7%)。国内厂家多数生产95%氧化铝陶瓷产品,产品都有有往高含量发展的趋势。
氧化铝陶瓷是一种以氧化铝(Al2O3)为主体的陶瓷材料,用于厚膜集成电路。氧化铝陶瓷有较好的传导性、机械强度和耐高温性。需要注意的是需用超声波进行洗涤。氧化铝陶瓷是一种用途广泛的陶瓷,因为其优越的性能,在现代社会的应用已经越来越广泛,满足于日用和特殊性能的需要。
氧化铝陶瓷分为高纯型与普通型两种。
高纯型氧化铝陶瓷系Al2O3含量在99.9%以上的陶瓷材料,由于其烧结温度高达1650—1990℃,透射波长为1~6μm,一般制成熔融玻璃以取代铂坩埚;利用其透光性及可耐碱金属腐蚀性用作钠灯管;在电子工业中可用作集成电路基板与高频绝缘材料。
普通型氧化铝陶瓷系按Al2O3含量不同分为99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品种,有时Al2O3含量在80%或75%者也划为普通氧化铝陶瓷系列。其中99氧化铝瓷材料用于制作高温坩埚、耐火炉管及特殊耐磨材料,如陶瓷轴承、陶瓷密封件及水阀片等;95氧化铝瓷主要用作耐腐蚀、耐磨部件;85瓷中由于常掺入部分滑石,提高了电性能与机械强度,可与钼、铌、钽等金属封接,有的用作电真空装置器件。