氧化鋁坩堝/管/研缽制作流程

氧化鋁陶瓷是一種以氧化鋁（AL2O3）為主體的材料，用于厚膜集成電路。氧化鋁陶瓷有較好的傳導(dǎo)性、機(jī)械強(qiáng)度和耐高溫性。需要注意的是需用超聲波進(jìn)行洗滌。氧化鋁陶瓷是一種用途廣泛的陶瓷。因?yàn)槠?的性能，在現(xiàn)代社會(huì)的應(yīng)用已經(jīng)越來越廣泛，滿足于日用和特殊性能的需要。
     氧化鋁陶瓷目前分為高純型與普通型兩種。高純型氧化鋁陶瓷系Aｌ203含量在99．9％以上的陶瓷材料，由于其燒結(jié)溫度高達(dá)1650—1990℃，透射波長(zhǎng)為1—6μｍ，一般制成熔融玻璃以取代鉑坩堝：利用其透光性及可耐堿金屬腐蝕性用作鈉燈管；在電子工業(yè)中可用作集成電路基板與高頻絕緣材料。普通型氧化鋁陶瓷系按Aｌ203含量不同分為99瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品種，有時(shí)Aｌ203含量在80％或75％者也劃為普通氧化鋁陶瓷系列。其中99氧化鋁瓷材料用于制作高溫坩堝、耐火爐管及特殊耐磨材料，如陶瓷軸承、陶瓷密封件及水閥片等；95氧化鋁瓷主要用作耐腐蝕、耐磨部件；85瓷中由于常摻入部分滑石，提高了電性能與機(jī)械強(qiáng)度，可與鉬、鈮、鉭等金屬封接，有的用作電真空裝置器件。其制作工藝如下：
      一、粉體制備：將入廠的氧化鋁粉按照不同的產(chǎn)品要求與不同成型工藝制備成粉體材料。粉體粒度在１μｍ微米以下，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(xì)粉碎且使其粒徑分布均勻。采用擠壓成型或注射成型時(shí)，粉料中需引入粘結(jié)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(jī)粘結(jié)劑應(yīng)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(jié)劑。若采用半自動(dòng)或全自動(dòng)干壓成型，對(duì)粉體有特別的工藝要求，需要采用噴霧造粒法對(duì)粉體進(jìn)行處理、使其呈現(xiàn)圓球狀，以利于提高粉體流動(dòng)性便于成型中自動(dòng)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(rùn)滑劑，如硬脂酸及粘結(jié)劑PVA。
     欲干壓成型時(shí)需對(duì)粉體噴霧造粒，其中引入聚乙烯醇作為粘結(jié)劑。近年來上海某研究所開發(fā)一種水溶性石蠟用作Aｌ203噴霧造粒的粘結(jié)劑，在加熱情況下有很好的流動(dòng)性。噴霧造粒后的粉體必須具備流動(dòng)性好、密度松散，流動(dòng)角摩擦溫度小于30℃。顆粒級(jí)配比理想等條件，以獲得較大素坯密度。

     二、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(guó)內(nèi)外又開發(fā)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(shù)方法。不同的產(chǎn)品形狀、尺寸、復(fù)雜造型與精度的產(chǎn)品需要不同的成型方法。
     1、干壓成型：氧化鋁陶瓷干壓成型技術(shù)于形狀單純且內(nèi)壁厚度超過1ｍｍ，長(zhǎng)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(jī)有液壓式、機(jī)械式兩種，可呈半自動(dòng)或全自動(dòng)成型方式。壓機(jī)zui大壓力為200Mpa。產(chǎn)量每分鐘可達(dá)15—50件。由于液壓式壓機(jī)沖程壓力均勻，故在粉料充填有差異時(shí)壓制件高度不同。而機(jī)械式壓機(jī)施加壓力大小因粉體充填多少而變化，易導(dǎo)致燒結(jié)后尺寸收縮產(chǎn)生差異，影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此干壓過程中粉體顆粒均勻分布對(duì)模具充填非常重要。充填量準(zhǔn)確與否對(duì)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zui大自由流動(dòng)效果，取得壓力成型效果。

     2、注漿成型法：注漿成型是氧化鋁陶瓷使用zui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(fù)雜的部件。注漿成型的關(guān)鍵是氧化鋁漿料的制備。通常以水為熔劑介質(zhì)，再加入解膠劑與粘結(jié)劑，充分研磨之后排氣，然后倒注入石膏模內(nèi)。由于石膏模毛細(xì)管對(duì)水分的吸附，漿料遂固化在模內(nèi)?？招淖{時(shí)，在模壁吸附漿料達(dá)要求厚度時(shí)，還需將多余漿料倒出。為減少坯體收縮量、應(yīng)盡量使用高濃度漿料。