詳解氮化鋁工業(yè)陶瓷的幾種制備流程方法

氮化鋁陶瓷屬于比較冷門的工業(yè)陶瓷材料，但是其優(yōu)勢還是可以在很多地方發(fā)揮出來的，科眾陶瓷廠對氮化鋁陶瓷加工制備有一定的方法，下面給大家介紹一下。

一、常見的AlN坯體成型方法

由氮化鋁粉末制備氮化鋁陶瓷坯體，需要利用成型工藝把粉體制備成坯體，然后再進(jìn)行燒結(jié)工作，最后完成最終的陶瓷加工，做成氮化硅陶瓷片，陶瓷管等，銷向廣大客戶。氮化鋁成型工藝主要有干壓成型、等靜壓成型、流延法成型和注射成型等。
 
1、干壓成型

圖為干壓成型機。干壓成型（軸向壓制成型）是將經(jīng)表面活性劑改性等預(yù)處理的 AlN 粉體加入至金屬模具中，緩慢施加壓力使其成為致密的坯體成型工藝。實質(zhì)是借助外部施壓，依靠AlN粉末顆粒之間的相互作用力使坯體保持一定的形狀和致密度高致密坯體，其有利于陶瓷燒結(jié)，可以降低燒結(jié)溫度，提高陶瓷致密度。由于AlN粉末易水解，干壓成型中常用的水-聚乙烯醇（PVA）不能用于AlN粉末的壓制，可選用石蠟與有機溶劑代替。
 
優(yōu)點：干壓成型法操作簡單，工藝環(huán)節(jié)少，效率高。
缺點：不能壓制復(fù)雜幾何形狀的坯體；需嚴(yán)格控制壓力大小，過大或過小均不利于得到高致密度AlN陶瓷燒結(jié)件。

干壓成型機

2、等靜壓成型

等靜壓成型是傳統(tǒng)干壓法的改進(jìn)方法，將AlN 粉體置于高壓容器中，利用液體的不可壓縮性和液體對壓力傳導(dǎo)的特性，將粉體置于彈性材料制造的成型模具中，從不同的方向?qū)Υ龎悍垠w進(jìn)行均勻施壓，以液體對模具進(jìn)行加壓而使坯體成型的方法。
 
優(yōu)點：坯體的致密度較高，密度分布均一，可以近凈尺寸成型；
缺點：成型設(shè)備昂貴，且存在脫模問題，限制了將其應(yīng)用于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)。
 
3、流延成型
流延成型法是一種十分重要的陶瓷基片的成型工藝。將AlN 粉體與復(fù)合粘合劑（分散劑、溶劑、粘結(jié)劑和增塑劑組成）混合均勻后得到 AlN 流延料漿，除氣等過程處理后的漿料倒入料斗，經(jīng)刮刀口后，形成厚度均勻、表面光滑附著于光滑帶上的薄層，再經(jīng)干燥后制備成具有良好韌性的坯體；排膠燒結(jié)之后得到 AlN 基片材料。

優(yōu)點：設(shè)備簡單，可以連續(xù)操作，生產(chǎn)率高，自動化程度高等；
缺點：要求較為嚴(yán)格，料漿就工藝參數(shù)的變化十分敏感，成型坯體表面粗糙且結(jié)合不充分，強度較低，干燥過程中易出現(xiàn)起泡開裂、彎曲變形等現(xiàn)象；同時流延成型只能用于片狀材料的生產(chǎn)。

 

氮化鋁陶瓷片

4、注射成型

AlN陶瓷注射成形是粉末注射成形應(yīng)用于陶瓷粉末成型的一種方法，以塑料注射成形工藝為基礎(chǔ)，經(jīng)過技術(shù)改進(jìn)而產(chǎn)生的成型技術(shù)。其基本過程為先在AlN粉末中加入粘結(jié)劑并使其混合均勻，形成具有粘塑性的喂料，在加熱狀態(tài)下，利用注射成型機將喂料注入模具模腔內(nèi)冷凝成型，經(jīng)過加熱去除粘結(jié)劑后，便可用于燒結(jié)，如圖3所示。喂料的流變性是影響注射成型成品質(zhì)量的一個重要因素，通常我們希望喂料粘度較低，這就要求原料粉末與粘結(jié)劑相容性要好，而且混合均勻。
 
優(yōu)點：致密度高，密度分布均勻，可用于復(fù)雜形態(tài)坯體成型，且成型精度高，無需后期機械加工；
缺點：易出現(xiàn)欠注、飛邊、熔接痕、氣穴等缺陷影響AlN陶瓷燒結(jié)。制備好的坯體需要經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)，才能獲得高致密度和優(yōu)良性能的AlN陶瓷，從而在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。AlN作為高熔點的強共價鍵化合物，原子自擴散系數(shù)小，燒結(jié)出致密零件難度大，必須選擇合適的燒結(jié)方法，并嚴(yán)格控制燒結(jié)條件，才能制得具有高致密度和所需優(yōu)良性能的AlN陶瓷。