| 氧 化 铝 陶 瓷 的 低 温 烧 结 技 术
陶城报 蔡晓峰
三、采用特殊烧成工艺降低瓷体烧结温度
采用热压烧结工艺,在对坯体加热的同时进行加压,那么烧结不仅是通过扩散传质来完成,此时塑性流动起了重要作用,坯体的烧结温度将比常压烧结低很多,因此热压烧结是降低Al2O3陶瓷烧结温度的重要技术之一。目前热压烧结法中有压力烧结法和高温等静压烧结法(HIP)二种。HIP法可使坯体受到各向同性的压力,陶瓷的显微结构比压力烧结法更加均匀。就氧化铝瓷而言,如果常压下普通烧结必须烧至1800 ℃ 以上的高温,热压20MPa烧结,在1000 ℃ 左右的较低温度下就已致密化了。
热压烧结技术不仅显著降低氧化铝瓷的烧结温度,而且能较好地抑制晶粒长大,能够获得致密的微晶高强的氧化铝陶瓷,特别适合透明氧化铝陶瓷和微晶刚玉瓷的烧结。
此外,由于氧化铝的烧结过程与阴离子的扩散速率有关,而还原气氛有利于阴离子空位的增加,可促进烧结的进行。因此,真空烧结、氢气氛烧结等是实现氧化铝瓷低温烧结的有效辅助手段。
在生产实践中,为获得最佳综合经济效益,上述低烧技术往往相互配合使用,其中加入助烧添加剂的方法相对其它方法而言,具有成本低、效果好、工艺简便实用的特点。在中铝瓷、高铝瓷和刚玉瓷的生产中被广泛使用。另外,从材料角度来看,通过掺杂改性技术,大幅度提高氧化铝陶瓷的各项机电性能,用Al2O3含量低的瓷体代替Al2O3含量高的瓷体,也是企业常用的降低氧化铝陶瓷产品烧结温度的有效技术手段。比如在材料性能满足产品使用要求下,用85瓷代替90瓷或95瓷,用90瓷、95瓷代替99瓷等都是可行的。
虽然氧化铝瓷低烧技术已取得较好的经济效益,但仍有潜力可挖,目前仍有一些产品,从材料的特殊性能要求和高温状态下器件的尺寸稳定性考虑,仍然采用高温烧结,如何将这类产品的烧结温度也降下来,是今后瓷体掺杂改性等低烧技术的努力方向。
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