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氧化铝陶瓷制作工艺

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。

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。

摘其常用成型介绍:

1、干压成型:氧化铝陶瓷干压成型技术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。压机至大压力为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目之间可获至大自由流动效果,取得很好压力成型效果。

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。


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