CN115536371B - 一种高强度96氧化铝陶瓷的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及陶瓷基板技术领域,提供一种高强度96氧化铝陶瓷的制备方法,解决现有96瓷热导率低、机械强度较差的问题。包括以下步骤:(1)备料:所述氧化铝陶瓷由以下质量百分数的组分制备而成:氧化铝粉体96%、复合烧结助剂1.8~3%,余量为氟化钇,所述复合烧结助剂为Cr2O3‑BaO‑ZnO三元体系;(2)球磨、真空脱泡;(3)流延成型;(4)排胶:将流延成型得到的生坯片放入改排胶装置中进行排胶;(5)烧结。在不增加成本的情况下,对氧化铝陶瓷的配方和工艺进行了优化,改善了氧化铝陶瓷的导热性能和机械性能。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷基板技术领域,尤其涉及一种高强度96氧化铝陶瓷的制备方法。
背景技术
电子封装基板是电子元器件的重要组成部分,承担着各类电子元器件散热、绝缘保护、结构封装支撑等作用。电子封装基板主要分为高分子塑料基板、金属基板和陶瓷基板这三种类型,由于高分子材料存在热导率极低的固有特性,而金属基板材料虽然热导率很高,但其本身为导电材料,在进行芯片封装时需要额外加入绝缘层,大大提升了工艺成本,因此高分子塑料基板和金属基板的使用受到很大限制。陶瓷材料具有热导率高、耐热性好、高绝缘、高强度、与芯片材料热匹配等性能,非常适合作为功率器件封装基板,目前已在半导体照明、激光与光通信、航空航天、汽车电子、深海钻探等领域得到广泛应用。
常见的陶瓷基板有Al2O3、AlN、SiC和BeO等,其中氧化铝陶瓷基板虽然热导率相对较低,但具有良好的机械强度、稳定性、耐高压性和绝缘性,且原料来源丰富、生产工艺相对简单,制备成本远低于其他陶瓷基板,是目前应用最广泛的陶瓷基板材料,市场占有率超过了80%。
氧化铝陶瓷一般以配料或瓷体中的氧化铝的含量进行分类,可分为99瓷、96瓷、95瓷、90瓷、85瓷等品种。目前市场上的氧化铝基板大多是以96瓷为主(氧化铝含量为96%),被广泛应用于厚膜集成电路、LED封装等领域。为了提高氧化铝陶瓷的综合性能,业内通常采用提高氧化铝含量的方式。但随着氧化铝含量的提高,不仅增加了原料成本,而且需要更高的温度才能完成烧结,对设备的要求更加严格,能耗也更加高昂。
目前的氧化铝陶瓷基板仍然存在热导率低、机械强度较差等问题,在不增加氧化铝含量的前提下,如何改善氧化铝陶瓷基板的导热性能和力学性能,是现阶段业内研发人员的研究重点。例如中国专利号CN201610290900.3公开了一种高性能96氧化铝陶瓷及其制备方法,包括以下步骤:(1)粉体混合;(2)干压成型;(3)无压烧结。通过向α-Al2O3中添加适量的SiO2、MgO和CaO,以及调整制备工艺参数,显著提高了所制备的96氧化铝陶瓷的绝缘性能、介电强度、力学性能及导热性。所制备的96氧化铝陶瓷在室温及25%湿度环境中的体积电阻率可高达7×1014Ω·cm,在室温及70%湿度环境中其体积电阻率仍可保持在1012的数量级以上,当温度为600℃时其体积电阻率还能达到108数量级以上;室温条件下96氧化铝陶瓷的介电强度高达30kV/mm,热导率高达26.4W/m·K,抗弯强度高达约400MPa,维氏硬度高达14GPa。
发明内容
因此,针对以上内容,本发明提供一种高强度96氧化铝陶瓷的制备方法,解决现有氧化铝陶瓷热导率低、机械强度较差,难以满足对电子封装材料更高需求的问题。在不增加成本的情况下,对氧化铝陶瓷的配方和工艺进行了优化,改善氧化铝陶瓷的导热性能和机械性能。
为达到上述目的,本发明是通过以下技术方案实现的:
一种高强度96氧化铝陶瓷的制备方法,包括以下步骤:
(1)备料:
所述氧化铝陶瓷由以下质量百分数的组分制备而成:氧化铝粉体96%、复合烧结助剂1.8~3%,余量为氟化钇,所述氧化铝粉体为α-氧化铝,所述复合烧结助剂为Cr2O3-BaO-ZnO三元体系;
按上述配比称取各原料组分,备用;
(2)球磨、真空脱泡:
将氧化铝粉体、复合烧结助剂、氟化钇加入球磨机中,然后加入溶剂、分散剂、脱泡剂进行一次球磨,一次球磨时间为8~12h,再加入粘合剂和增塑剂进行二次球磨,二次球磨时间为15~25h;
采用真空脱泡机对球磨后的物料进行真空脱泡,得到陶瓷浆料;
(3)流延成型:
将步骤(2)获得的陶瓷浆料在流延机上流延成型,得到生坯带,然后放在冲片机上进行冲压处理,得到所需形状及尺寸的生坯片;
(4)排胶:
将生坯片放入排胶装置中进行排胶,去除生坯片中的有机物;
所述排胶装置包括排胶箱,所述排胶箱包括外箱体、内箱体以及夹设在外箱体和内箱体之间的中箱体,所述外箱体和中箱体之间设有保温层,所述中箱体和内箱体之间设有空气流动腔,所述外箱体的底部设有热风机,所述热风机的输出端固定连接有热风管,所述热风管贯穿外箱体并延伸至空气流动腔内,所述外箱体的顶部设有驱动电机,所述驱动电机的输出端固定连接有转动轴,所述转动轴套接有若干个置物单元,各所述置物单元通过隔板形成放置生坯片的置物槽,所述置物槽的底部设有通气孔,所述内箱体的侧壁上设有通风口,所述通风口呈条状,所述通风口的面积由上到下逐渐增大,所述内箱体的顶部固定连接有排胶管,所述排胶管的一端依次贯穿外箱体、保温层、中箱体、空气流动腔并延伸至内箱体内部,所述排胶管的另一端固定连接有回收槽,所述回收槽上方的排胶管外壁固定连接有冷却机构,所述冷却机构和回收槽之间的排胶管连接有第一排气管,所述第一排气管远离排胶箱的一侧设有净化机构,所述第一排气管与净化机构的侧壁底部相连接,所述净化机构的顶部固定连接有第二排气管,所述净化机构内设有过滤板,所述过滤板的上方设有活性炭吸附板;
(5)烧结:
将排胶后的生坯片置于烧结炉中,以5~8℃/min的速率升温至900~1000℃,然后以2~4℃/min的速率升温至1540~1580℃,保温8~15h,冷却后取出即得96氧化铝陶瓷。
进一步的改进是:所述转动轴远离驱动电机的一端可转动连接有轴承座,所述轴承座固定连接在内箱体的内壁底部。
进一步的改进是:所述过滤板和活性炭吸附板可拆卸安装于净化机构内。
进一步的改进是:所述净化机构的侧壁开设有安装槽,所述过滤板和活性炭吸附板的两侧设有与安装槽相适配的固定块。
进一步的改进是:所述冷却机构为冷却管,所述冷却管螺旋缠绕在排胶管的外壁上。
进一步的改进是:所述排胶的具体工艺参数为:排胶温度为520~580℃,排胶时间为2~4h。
进一步的改进是:所述分散剂由聚乙烯亚胺和烷基苯磺酸钠按质量比1.5:1~3:1复配而成。
进一步的改进是:以氧化铝粉体质量100%计,所述溶剂、分散剂、脱泡剂、粘合剂、增塑剂的添加量依次为50~80%、0.4~2%、0.2~0.5%、5~10%、1~4%。
进一步的改进是:所述复合烧结助剂中Cr2O3的质量分数为42~50%、BaO的质量分数为14~22%、ZnO的质量分数为30~40%。
进一步的改进是:所述氧化铝粉体由微米级氧化铝粉体和纳米级氧化铝粉体组成,所述微米级氧化铝粉体所占比例为90~99%,所述微米级氧化铝粉体的中位粒径为1~3μm,所述纳米级氧化铝粉体的中位粒径为60~90nm。
通过采用前述技术方案,本发明的有益效果是:
排胶处理是氧化铝陶瓷基板生产过程中的重要工序,能够有效去除生坯片中的有机物,避免因有机物的残留导致在高温烧结时有机物发生分解,造成孔洞、开裂等缺陷,影响氧化铝陶瓷产品的综合性能。现有的排胶装置结构设计不合理,往往排胶均匀性差,不同位置的排胶程度不一致,而且排胶效率低,无法充分排出生坯片中的有机物,导致生产出的氧化铝陶瓷存在性能缺陷。本申请提出一种改进型的排胶装置,通过热风机和热风管将热空气导入空气流动腔内,再由通风口进入内箱体内,对生坯片进行排胶。热空气在向上运动的过程中不断地与生坯片接触,将生坯片中的有机物排除出去,因此越下方的热空气往往排胶量最多,导致不同位置的生坯片排胶程度不一致。通过设置通风口的面积由上到下逐渐增大,使得不同位置进入内箱体的热空气排胶量基本保持一致,可以提高排胶的均匀性和排胶效率。通过置物单元、驱动电机、转轴的配合,达到良好的排胶效果。当驱动电机工作时,转轴开始转动,带动置物单元随之转动,转动过程时生坯片与热空气充分接触,提高排胶效率;通过转动也能提高排胶的均匀性。另外,通过转动产生的离心力可以加快生坯片中有机物的挥发排出,实现充分排胶,缩短排胶的时间。通气孔的设置,进一步提高了生坯片与热空气的接触面积,提高排胶效率。排胶处理后有机物形成胶体蒸汽随着热空气从排胶管排出,经过冷却机构后胶体蒸汽冷凝成液体落入到回收槽中,实现有机物的回收,避免直接排放造成空气污染。排胶过程产生的有毒有害气体,随着热空气通过第一排气管进入净化机构中,通过设置过滤板有效过滤除去粉尘和其他杂质;通过设置活性炭吸附板,对有毒有害气体进行吸附净化,避免空气污染。通过安装槽和固定块的设置,方便清理、更换过滤板和活性炭吸附板。
添加烧结助剂能够降低氧化铝陶瓷的烧结温度,目前国内常使用MgO-SiO2-Al2O3和CaO-MgO-SiO2-Al2O3烧结助剂体系,制备的氧化铝陶瓷具有良好的机械性能和电学性能,但烧结温度往往仍高于1600℃,生产成本高。本发明采用Cr2O3-BaO-ZnO三元体系烧结助剂,不仅能够显著降低烧结温度,而且烧结后的氧化铝陶瓷成品致密度高,具有优异的力学性能以及良好的热导率。经过分析推测,主要原因是:首先,烧结助剂与氧化铝基体反应生成固溶体,导致晶格发生畸变,提高扩散速率,降低氧化铝陶瓷的烧结温度。复合烧结助剂中含有变价金属离子,能够与氧化铝形成不同类型的固溶体,增强晶格畸变,促进晶格活化,进一步改善氧化铝陶瓷的烧结性能。其次,烧结助剂与氧化铝基体在高温下形成液相,促进了烧结体中质点的迁移、扩散,改善了氧化铝陶瓷的烧结性能。氟化钇的添加,烧结过程中形成更加稳定的低共熔物液相,同时促进颗粒间的扩散和粘结,提高氧化铝陶瓷的致密度。最后,烧结助剂与氧化铝基体在高温下产生第二相物质,促进晶粒正常生长,有效抑制晶粒的异常生长;并阻碍异常生长的晶粒界面迁移速率,减少晶粒内部的气孔量,提高氧化铝陶瓷的致密度。随着致密度的提高,以及晶粒尺寸和晶界强度的改善,共同作用下显著增加了氧化铝陶瓷的抗弯强度。封装材料作为支持构件,在较大外力冲击下容易出现微裂纹严重甚至直接断裂,造成元器件产品可靠性下降或失效,本申请制备的氧化铝陶瓷的抗弯强度高,可达560MPa以上,能够承受较强的振动、较大的外力冲击等恶劣工作环境,扩宽了氧化铝陶瓷产品的应用场景。
附图说明
图1是本发明实施例1中排胶装置的结构示意图;
图2是实施例1中置物单元的俯视图;
图3是实施例1中内箱体的侧视图;
图4是图1中A处的放大示意图。
具体实施方式
以下将结合具体实施例来详细说明本发明的实施方式,借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题,并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
若未特别指明,实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段,所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。所用试剂的来源、商品名以及有必要列出其组成成分者,均在首次出现时标明。
实施例1
一种高强度96氧化铝陶瓷的制备方法,包括以下步骤:
(1)备料:
所述氧化铝陶瓷由以下质量百分数的组分制备而成:氧化铝粉体96%、复合烧结助剂1.8%,余量为氟化钇,所述氧化铝粉体为α-氧化铝,纯度大于99.9%,具体由微米级氧化铝粉体和纳米级氧化铝粉体组成,其中微米级氧化铝粉体所占比例为90%,所述微米级氧化铝粉体的中位粒径为3μm,所述纳米级氧化铝粉体的中位粒径为90nm;所述复合烧结助剂为Cr2O3-BaO-ZnO三元体系,其中Cr2O3的质量分数为42%、BaO的质量分数为22%、ZnO的质量分数为36%;
按上述配比称取各原料组分,备用;
(2)球磨、真空脱泡:
将氧化铝粉体、复合烧结助剂、氟化钇加入球磨机中,然后加入溶剂、分散剂、脱泡剂进行一次球磨,一次球磨时间为8h,再加入粘合剂和增塑剂进行二次球磨,二次球磨时间为15h,以氧化铝粉体质量100%计,所述溶剂、分散剂、脱泡剂、粘合剂、增塑剂的添加量依次为50%、0.4%、0.2%、5%、1%;
具体的,所述溶剂为无水乙醇、异丙醇按质量比3:2组成的混合溶剂,所述分散剂由聚乙烯亚胺和烷基苯磺酸钠按质量比1.5:1复配而成,所述脱泡剂为正辛醇,所述粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛,所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯,
采用真空脱泡机对球磨后的物料进行真空脱泡,得到陶瓷浆料;
(3)流延成型:
将步骤(2)获得的陶瓷浆料在流延机上流延成型,得到生坯带,然后放在冲片机上进行冲压处理,得到所需形状及尺寸的生坯片;
(4)排胶:
将生坯片放入排胶装置中进行排胶,去除生坯片中的有机物,排胶的具体工艺参数为:排胶温度为520℃,排胶时间为4h;
参考图1至图4,所述排胶装置包括排胶箱,所述排胶箱包括外箱体1、内箱体2以及夹设在外箱体1和内箱体2之间的中箱体3,所述外箱体1和中箱体3之间设有保温层4,所述中箱体3和内箱体2之间设有空气流动腔5,所述外箱体1的底部设有热风机6,所述热风机6的输出端固定连接有热风管7,所述热风管7贯穿外箱体并延伸至空气流动腔5内,所述外箱体1的顶部设有驱动电机8,所述驱动电机8的输出端固定连接有转动轴9,所述转动轴9远离驱动电机8的一端可转动连接有轴承座10,所述轴承座10固定连接在内箱体2的内壁底部,所述转动轴9套接有若干个置物单元11,各所述置物单元11通过隔板12形成放置生坯片的置物槽13,所述置物槽13的底部设有通气孔14,所述内箱体2的侧壁上设有通风口15,所述通风口15呈条状,所述通风口15的面积由上到下逐渐增大,所述内箱体2的顶部固定连接有排胶管16,所述排胶管16的一端依次贯穿外箱体1、保温层4、中箱体3、空气流动腔5并延伸至内箱体2内部,所述排胶管16的另一端固定连接有回收槽17,所述回收槽17上方的排胶管外壁固定连接有冷却机构18,所述冷却机构18为冷却管,所述冷却管螺旋缠绕在排胶管16的外壁上,所述冷却机构18和回收槽17之间的排胶管连接有第一排气管19,所述第一排气管19远离排胶箱的一侧设有净化机构20,所述第一排气管19与净化机构20的侧壁底部相连接,所述净化机构20的顶部固定连接有第二排气管21,所述净化机构内设有过滤板22,所述过滤板22的上方设有活性炭吸附板23,所述净化机构20的侧壁开设有安装槽24,所述过滤板和活性炭吸附板的两侧设有与安装槽24相适配的固定块25,通过安装槽和固定块的配合,使过滤板和活性炭吸附板可拆卸安装于净化机构内;
(5)烧结:
将排胶后的生坯片置于烧结炉中,以5℃/min的速率升温至900℃,然后以2℃/min的速率升温至1540℃,保温8h,冷却后取出即得96氧化铝陶瓷。
对本实施例制备的氧化铝陶瓷基板进行检测,性能如下:致密度为98.5%,热导率为29.2W/m·K,抗弯强度为567MPa。
实施例2
一种高强度96氧化铝陶瓷的制备方法,包括以下步骤:
(1)备料:
所述氧化铝陶瓷由以下质量百分数的组分制备而成:氧化铝粉体96%、复合烧结助剂1.8~3%,余量为氟化钇,所述氧化铝粉体为α-氧化铝,纯度大于99.9%,具体由微米级氧化铝粉体和纳米级氧化铝粉体组成,其中微米级氧化铝粉体所占比例为95%,所述微米级氧化铝粉体的中位粒径为2μm,所述纳米级氧化铝粉体的中位粒径为75nm;所述复合烧结助剂为Cr2O3-BaO-ZnO三元体系,其中Cr2O3的质量分数为46%、BaO的质量分数为14%、ZnO的质量分数为40%;
按上述配比称取各原料组分,备用;
(2)球磨、真空脱泡:
将氧化铝粉体、复合烧结助剂、氟化钇加入球磨机中,然后加入溶剂、分散剂、脱泡剂进行一次球磨,一次球磨时间为10h,再加入粘合剂和增塑剂进行二次球磨,二次球磨时间为20h,以氧化铝粉体质量100%计,所述溶剂、分散剂、脱泡剂、粘合剂、增塑剂的添加量依次为65%、1.2%、0.4%、8%、2.5%;
具体的,所述溶剂为无水乙醇、异丙醇按质量比3:2组成的混合溶剂,所述分散剂由聚乙烯亚胺和烷基苯磺酸钠按质量比2:1复配而成,所述脱泡剂为正辛醇,所述粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛,所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯;
采用真空脱泡机对球磨后的物料进行真空脱泡,得到陶瓷浆料;
(3)流延成型:
将步骤(2)获得的陶瓷浆料在流延机上流延成型,得到生坯带,然后放在冲片机上进行冲压处理,得到所需形状及尺寸的生坯片;
(4)排胶:
将生坯片放入排胶装置中进行排胶,去除生坯片中的有机物,排胶的具体工艺参数为:排胶温度为550℃,排胶时间为3h;
(5)烧结:
将排胶后的生坯片置于烧结炉中,以6℃/min的速率升温至950℃,然后以3℃/min的速率升温至1560℃,保温12h,冷却后取出即得96氧化铝陶瓷。
对本实施例制备的氧化铝陶瓷基板进行检测,性能如下:致密度为98.9%,热导率为28.4W/m·K,抗弯强度为576MPa。
实施例3
一种高强度96氧化铝陶瓷的制备方法,包括以下步骤:
(1)备料:
所述氧化铝陶瓷由以下质量百分数的组分制备而成:氧化铝粉体96%、复合烧结助剂1.8~3%,余量为氟化钇,所述氧化铝粉体为α-氧化铝,纯度大于99.9%,具体由微米级氧化铝粉体和纳米级氧化铝粉体组成,其中微米级氧化铝粉体所占比例为99%,所述微米级氧化铝粉体的中位粒径为1μm,所述纳米级氧化铝粉体的中位粒径为60nm;所述复合烧结助剂为Cr2O3-BaO-ZnO三元体系,其中Cr2O3的质量分数为50%、BaO的质量分数为18%、ZnO的质量分数为32%;
按上述配比称取各原料组分,备用;
(2)球磨、真空脱泡:
将氧化铝粉体、复合烧结助剂、氟化钇加入球磨机中,然后加入溶剂、分散剂、脱泡剂进行一次球磨,一次球磨时间为12h,再加入粘合剂和增塑剂进行二次球磨,二次球磨时间为25h,以氧化铝粉体质量100%计,所述溶剂、分散剂、脱泡剂、粘合剂、增塑剂的添加量依次为80%、2%、0.5%、10%、4%;
具体的,所述溶剂为无水乙醇、异丙醇按质量比3:2组成的混合溶剂,所述分散剂由聚乙烯亚胺和烷基苯磺酸钠按质量比3:1复配而成,所述脱泡剂为正辛醇,所述粘合剂为聚乙烯醇缩丁醛,所述增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯;
采用真空脱泡机对球磨后的物料进行真空脱泡,得到陶瓷浆料;
(3)流延成型:
将步骤(2)获得的陶瓷浆料在流延机上流延成型,得到生坯带,然后放在冲片机上进行冲压处理,得到所需形状及尺寸的生坯片;
(4)排胶:
将生坯片放入排胶装置中进行排胶,去除生坯片中的有机物,排胶的具体工艺参数为:排胶温度为580℃,排胶时间为2h;
(5)烧结:
将排胶后的生坯片置于烧结炉中,以8℃/min的速率升温至1000℃,然后以4℃/min的速率升温至1580℃,保温15h,冷却后取出即得96氧化铝陶瓷。
对本实施例制备的氧化铝陶瓷基板进行检测,性能如下:致密度为98.2%,热导率为28.0W/m·K,抗弯强度为561MPa。
实施例4
与实施例1相比,本实施例仅仅调整了部分参数,其他与实施例1的技术方案相同,具体的参数调整内容为:微米级氧化铝粉体所占比例为95%,复合烧结助剂中Cr2O3的质量分数为48%、BaO的质量分数为18%、ZnO的质量分数为34%。
对本实施例制备的氧化铝陶瓷基板进行检测,性能如下:致密度为98.0%,热导率为27.8W/m·K,抗弯强度为557MPa。
实施例5
与实施例1相比,本实施例仅仅调整了部分参数,其他与实施例1的技术方案相同,具体的参数调整内容为:微米级氧化铝粉体所占比例为99%,复合烧结助剂中Cr2O3的质量分数为45%、BaO的质量分数为17%、ZnO的质量分数为38%。
对本实施例制备的氧化铝陶瓷基板进行检测,性能如下:致密度为98.3%,热导率为28.5W/m·K,抗弯强度为549MPa。
对比例1
与实施例1的区别在于:将氟化钇替换成等质量的复合烧结助剂。
对本实施例制备的氧化铝陶瓷基板进行检测,性能如下:致密度为95.6%,热导率为26.5W/m·K,抗弯强度为501MPa。
将实施例1中的复合烧结助剂中碱土金属氧化物BaO替换成等质量的CaO,或者省略复合烧结助剂中的一种组分,其他两种组分的含量按比例增加,制备得到的氧化铝陶瓷的抗弯强度均低于480MPa。
以上所记载,仅为利用本创作技术内容的实施例,任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化,皆属本创作主张的专利范围,而不限于实施例所揭示者。
Claims (9)
1.一种高强度96氧化铝陶瓷的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)备料:
所述氧化铝陶瓷由以下质量百分数的组分制备而成:氧化铝粉体96%、复合烧结助剂1.8~3%,余量为氟化钇,所述氧化铝粉体为α-氧化铝,所述复合烧结助剂为Cr2O3-BaO-ZnO三元体系,所述复合烧结助剂中Cr2O3的质量分数为42~50%、BaO的质量分数为14~22%、ZnO的质量分数为30~40%;
按上述配比称取各原料组分,备用;
(2)球磨、真空脱泡:
将氧化铝粉体、复合烧结助剂、氟化钇加入球磨机中,然后加入溶剂、分散剂、脱泡剂进行一次球磨,再加入粘合剂和增塑剂进行二次球磨;
采用真空脱泡机对球磨后的物料进行真空脱泡,得到陶瓷浆料;
(3)流延成型:
将步骤(2)获得的陶瓷浆料在流延机上流延成型,得到生坯带,然后放在冲片机上进行冲压处理,得到所需形状及尺寸的生坯片;
(4)排胶:
将生坯片放入排胶装置中进行排胶,去除生坯片中的有机物;
所述排胶装置包括排胶箱,所述排胶箱包括外箱体、内箱体以及夹设在外箱体和内箱体之间的中箱体,所述外箱体和中箱体之间设有保温层,所述中箱体和内箱体之间设有空气流动腔,所述外箱体的底部设有热风机,所述热风机的输出端固定连接有热风管,所述热风管贯穿外箱体并延伸至空气流动腔内,所述外箱体的顶部设有驱动电机,所述驱动电机的输出端固定连接有转动轴,所述转动轴套接有若干个置物单元,各所述置物单元通过隔板形成放置生坯片的置物槽,所述置物槽的底部设有通气孔,所述内箱体的侧壁上设有通风口,所述通风口呈条状,所述通风口的面积由上到下逐渐增大,所述内箱体的顶部固定连接有排胶管,所述排胶管的一端依次贯穿外箱体、保温层、中箱体、空气流动腔并延伸至内箱体内部,所述排胶管的另一端固定连接有回收槽,所述回收槽上方的排胶管外壁固定连接有冷却机构,所述冷却机构和回收槽之间的排胶管连接有第一排气管,所述第一排气管远离排胶箱的一侧设有净化机构,所述第一排气管与净化机构的侧壁底部相连接,所述净化机构的顶部固定连接有第二排气管,所述净化机构内设有过滤板,所述过滤板的上方设有活性炭吸附板;
(5)烧结:
将排胶后的生坯片置于烧结炉中,以5~8℃/min的速率升温至900~1000℃,然后以2~4℃/min的速率升温至1540~1580℃,保温8~15h,冷却后取出即得96氧化铝陶瓷。
2.根据权利要求1所述的一种高强度96氧化铝陶瓷的制备方法,其特征在于:所述转动轴远离驱动电机的一端转动连接有轴承座,所述轴承座固定连接在内箱体的内壁底部。
3.根据权利要求1所述的一种高强度96氧化铝陶瓷的制备方法,其特征在于:所述过滤板和活性炭吸附板可拆卸安装于净化机构内。
4.根据权利要求3所述的一种高强度96氧化铝陶瓷的制备方法,其特征在于:所述净化机构的侧壁开设有安装槽,所述过滤板和活性炭吸附板的两侧设有与安装槽相适配的固定块。
5.根据权利要求1所述的一种高强度96氧化铝陶瓷的制备方法,其特征在于:所述冷却机构为冷却管,所述冷却管螺旋缠绕在排胶管的外壁上。
6.根据权利要求1所述的一种高强度96氧化铝陶瓷的制备方法,其特征在于:所述排胶的具体工艺参数为:排胶温度为520~580℃,排胶时间为2~4h。
7.根据权利要求1所述的一种高强度96氧化铝陶瓷的制备方法,其特征在于:所述分散剂由聚乙烯亚胺和烷基苯磺酸钠按质量比1.5:1~3:1复配而成。
8.根据权利要求1所述的一种高强度96氧化铝陶瓷的制备方法,其特征在于:以氧化铝粉体质量100%计,所述溶剂、分散剂、脱泡剂、粘合剂、增塑剂的添加量依次为50~80%、0.4~2%、0.2~0.6%、5~10%、1~4%。
9.根据权利要求1所述的一种高强度96氧化铝陶瓷的制备方法,其特征在于:所述氧化铝粉体由微米级氧化铝粉体和纳米级氧化铝粉体组成,所述微米级氧化铝粉体所占比例为90~99%,所述微米级氧化铝粉体的中位粒径为1~3μm,所述纳米级氧化铝粉体的中位粒径为60~90nm。
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