CN116102339A - 一种沉积设备上用的氧化铝陶瓷成型及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沉积设备上用的氧化铝陶瓷成型及加工方法，涉及陶瓷加工技术领域。该发明包括以下步骤：S1：将氧化铝陶瓷粉料灌入球形磨具A中；S2：利用冷等静压机压制S1中待处理的氧化铝陶瓷粉料，使其等静压成型成中空半球形毛坯体B；S3：将S2中压制成型的毛坯体B进行粗加工，并将其球形面放在烧结治具C上；S4：将S3中放入毛坯体B的烧结治具C放入烧结炉中烧结后，使毛坯体B变成致密的多晶陶瓷材料D；S5：采用治具E将S4中获得的多晶陶瓷材料D的球形面装夹固定；S6：采用刀具F对S5中装夹固定的多晶陶瓷材料D进行表面加工，获得到产品G；本方案是在现有基础上对加工工艺中的成型、烧结、精加工等方面进行了优化。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷加工技术领域，更具体地说，它涉及一种沉积设备上用的氧化铝陶瓷成型及加工方法。
背景技术
近年来，随着半导体行业的进一步发展，应用于各种设备上的各种不同外形的氧化铝陶瓷件被开发出来。目前现有的氧化铝陶瓷件中存在一种大尺寸的钟形罩整体成中空的半球状的结构的异形产品，该产品在加工过程中对它的成型、烧结、精加工的难度较大，且加工时间非常长，产能较低，加工成本较高。
中国专利公告号CN102490253A，公开了一种采用等静压成型制作氧化铝陶瓷坩埚的方法及其成型模具。其特征在于其成型过程的步骤包括：（1）将α氧化铝粉、添加剂和水进行混磨，制成均匀的浆料；（2）将上述浆料过筛并除铁后，经喷雾干燥塔喷雾造粒；（3）喷雾干燥塔喷雾造粒后，装入模具中，压制制得坩埚预成型坯体；（4）将坯体修整后，进行高温烧结，得到氧化铝陶瓷坩埚。它存在无法加工对大尺寸异形结构的氧化铝陶瓷件进行有效加工的不足。
发明内容
本发明克服了现有技术中加工方法对大尺寸异形结构的氧化铝陶瓷件加工时，存在加工难度大，加工时间长，产能较低，加工成本较高的不足，提供了一种沉积设备上用的氧化铝陶瓷成型及加工方法，它能够很好的解决大尺寸的异形产品加工难度大，加工时间长的问题，且还能极大的提高产能，降低加工成本。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种沉积设备上用的氧化铝陶瓷成型及加工方法，包括以下步骤：
S1：将氧化铝陶瓷粉料灌入球形磨具A中；
S2：利用冷等静压机压制S1中待处理的氧化铝陶瓷粉料，使其等静压成型成中空半球形毛坯体B；
S3：将S2中压制成型的毛坯体B进行粗加工，并将其球形面放在烧结治具C上；
S4：将S3中放入毛坯体B的烧结治具C放入烧结炉中烧结后，使毛坯体B变成致密的多晶陶瓷材料D；
S5：采用治具E将S4中获得的多晶陶瓷材料D的球形面装夹固定；
S6：采用刀具F对S5中装夹固定的多晶陶瓷材料D进行表面加工，获得到产品G。
本申请所提供的方案中，从灌粉至压制再到烧结步骤，均在现有技术的基础上，通过改变加工工艺，从成型、烧结、精加工等方面进行了优化。在结合加工方法和加工成本各方面做到了一个有效的平衡，通过多次改进加工工艺与加工治具，并且实现稳定量产。相比传统工艺，本申请方案设计开发了使用一系列改进工艺，如：异形成型模具、烧结稳定治具、装夹治具、专用刀具等，极大的提高了加工效率。使用本发明方法加工的产品不仅能够满足客户的使用要求，还能极大的提高产能，降低加工成本。
作为优选，S1中的球形磨具A包括搬运底座、设置在搬运底座上的下模体、橡胶下盖及设置在橡胶下盖上的和上模体，橡胶下盖设置在搬运底座上，且沿着下模体外壁排布安装，下模体与上模体之间形成一弧形腔体，上模体上设有进料口，进料口上设置有橡胶上盖，S1中的氧化铝陶瓷粉料通过进料口灌入到弧形腔体内。该结构设计紧凑，便于通过冷等静压机器等静压成型成中空半球形毛坯体B。
作为优选，下模体采用球状金属芯棒，上模体采用采用球状橡胶桶，使灌入在上模体和下模体之间的氧化铝陶瓷粉料在S2中冷等静压机的压制下成型成中空半球形结构。该上模体和下模体结构简单，便于氧化铝陶瓷粉料的中空半球型结构的成型。
作为优选，搬运底座包括若干固定框架及设置在固定框架上的安装座，安装座呈环形结构，下模体固定设置在安装座上，安装座外侧端面上设有外翻边，外翻边向远离固定框架一侧翻折，由下模体、安装座及安装座上的外翻边可形成一环形安装腔，橡胶下盖设置在环形安装腔内。该结构设计，便于各个部件组装形成密封的成型腔，且拆卸方便。
作为优选，S3中的治具C包括环形底板、设置在环形底板上的支撑体一、支撑体二和支撑体三，支撑体一、支撑体二和支撑体三均呈环形结构，由内到外依次等间距设置在环形底板上，且支撑体一、支撑体二和支撑体三的高度依次增加。支撑体一、支撑体二和支撑体三上端均倾斜设有导向面。该治具C是用于球形面产品放置的专用烧结治具，治具C通过计算材料收缩率设计而成，能够使其烧结过程中材料收缩时会依次落在三根支柱上，减少烧结收缩时由于材料悬空而产生的变形影响，实现均匀收缩。
作为优选，S5中的治具E包括环形体一、环形体二、若干设置在环形体一和环形体二之间的连接体，且连接体等间距周向设置。多晶陶瓷材料D为一种氧化铝陶的瓷钟形罩结构；该治具E为钟形罩的专用治具，将多晶陶瓷材料D的球形面装夹固定，解决球形面难以装夹的问题。
作为优选，S6中的刀具F采用钟形罩结构设计。该刀具F为专用刀具，刀具F的加工面上特征与氧化铝陶瓷钟形罩上的轮廓尺寸一致，产品在卡盘上旋转后仅需通过移动刀具F朝向X方向进给，就能让刀具F整面与产品接触，由于刀具F的加工面积增加，将剩余的余量去除时间也会得到有效减少，最终得到产品G。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本方案能够很好的解决大尺寸的异形产品加工难度大，加工时间长的问题，且还能极大的提高产能，降低加工成本。
附图说明
图1是本发明的球形磨具A中氧化铝陶瓷粉料成型的结构示意图；
图2是本发明的治具C的结构示意图；
图3是本发明的治具C上毛坯B烧结成多晶陶瓷材料D的结构示意图；
图4是本发明的治具E的结构示意图；
图5是本发明的刀具F的结构示意图；
图6是本发明的产品G的结构示意图；
图中：球形磨具A（1）；治具C（2）；治具E（3）；刀具F（4）；产品G（5）；搬运底座（101）；下模体（102）；橡胶下盖（103）；上模体（104）；弧形腔体（105）；进料口（106）；橡胶上盖（107）；固定框架（108）；安装座（109）；外翻边（110）；环形安装腔（111）；环形底板（201）；支撑体一（202）；支撑体二（203）；支撑体三（204）；导向面（205）；环形体一（301）；环形体二（302）；连接体（303）；氧化铝陶瓷粉料（901）；毛坯体B（902）；多晶陶瓷材料D（903）。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：一种沉积设备上用的氧化铝陶瓷成型及加工方法（参见附图1-6），包括以下步骤：S1：将氧化铝陶瓷粉料灌入球形磨具A（1）中；S2：利用冷等静压机压制S1中待处理的氧化铝陶瓷粉料（901），使其等静压成型成中空半球形毛坯体B（902）；S3：将S2中压制成型的毛坯体B（902）进行粗加工，并将其球形面放在烧结治具C（2）上；S4：将S3中放入毛坯体B（902）的烧结治具C（2）放入烧结炉中烧结后，使毛坯体B变成致密的多晶陶瓷材料D（903）；S5：采用治具E（3）将S4中获得的多晶陶瓷材料D（903）的球形面装夹固定；S6：采用刀具F（4）对S5中装夹固定的多晶陶瓷材料D（903）进行表面加工，获得到产品G（5）。
S1中的球形磨具A（1）包括搬运底座（101）、设置在搬运底座（101）上的下模体（102）、橡胶下盖（103）及设置在橡胶下盖（103）上的和上模体（104），橡胶下盖（103）设置在搬运底座（101）上，且沿着下模体（102）外壁排布安装，下模体（102）与上模体（104）之间形成一弧形腔体（105），上模体（104）上设有进料口（106），进料口（106）上设置有橡胶上盖（107），S1中的氧化铝陶瓷粉料通过进料口灌入到弧形腔体（105）内。该结构设计紧凑，便于通过冷等静压机器等静压成型成中空半球形毛坯体B。
下模体（102）采用球状金属芯棒，上模体（104）采用采用球状橡胶桶，使灌入在上模体（104）和下模体（102）之间的氧化铝陶瓷粉料在S2中冷等静压机的压制下成型成中空半球形结构。该上模体（104）和下模体（102）结构简单，便于氧化铝陶瓷粉料的中空半球型结构的成型。
搬运底座（101）包括若干固定框架（108）及设置在固定框架（108）上的安装座（109），安装座（109）呈环形结构，下模体（102）固定设置在安装座（109）上，安装座（109）外侧端面上设有外翻边（110），外翻边（110）向远离固定框架（108）一侧翻折，由下模体（102）、安装座（109）及安装座（109）上的外翻边（110）可形成一环形安装腔（111），橡胶下盖（103）设置在环形安装腔（111）内。该结构设计，便于各个部件组装形成密封的成型腔，且拆卸方便。
所述S3中的治具C（2）包括环形底板（201）、设置在环形底板（201）上的支撑体一（202）、支撑体二（203）和支撑体三（204），支撑体一（202）、支撑体二（203）和支撑体三（204）均呈环形结构，由内到外依次等间距设置在环形底板上，且支撑体一（202）、支撑体二（203）和支撑体三（204）的高度依次增加。支撑体一（202）、支撑体二（203）和支撑体三（204）上端均倾斜设有导向面（205）。该治具C（2）是用于球形面产品放置的专用烧结治具，治具C（2）通过计算材料收缩率设计而成，能够使其烧结过程中材料收缩时会依次落在三根支柱上，减少烧结收缩时由于材料悬空而产生的变形影响，实现均匀收缩。
所述S5中的治具E（3）包括环形体一（301）、环形体二（302）、若干设置在环形体一（301）和环形体二（302）之间的连接体（303），且连接体（303）等间距周向设置。多晶陶瓷材料D为一种氧化铝陶的瓷钟形罩结构；该治具E（3）为钟形罩的专用治具，将多晶陶瓷材料D的球形面装夹固定，解决球形面难以装夹的问题。
所述S6中的刀具F（4）采用钟形罩结构设计。该刀具F（4）为专用刀具，刀具F（4）的加工面上特征与氧化铝陶瓷钟形罩上的轮廓尺寸一致，产品在卡盘上旋转后仅需通过移动刀具F（4）朝向X方向进给，就能让刀具F（4）整面与产品接触，由于刀具F（4）的加工面积增加，将剩余的余量去除时间也会得到有效减少，获得产品G（5），产品G（5）呈半球型结构，产品G（5）上的中间位置设有贯通的设计孔。
本申请所提供的方案中，从灌粉至压制再到烧结步骤，均在现有技术的基础上，通过改变加工工艺，从成型、烧结、精加工等方面进行了优化。在结合加工方法和加工成本各方面做到了一个有效的平衡，通过多次改进加工工艺与加工治具，并且实现稳定量产。使用本发明方法加工的产品不仅能够满足客户的使用要求，还能极大的提高产能，降低加工成本。
工作流程：
首先将陶瓷粉料灌入球形模具A（1）中，使用冷等静压机器将球形模具外部橡胶桶受压，将粉料挤压在金属芯棒表面使其等静压成型成中空半球状毛坯体B（参见附图1），与常规的成型成实心桶相比较其优点在于减少了后道加工的材料余量，降低了粉料的浪费和后道加工的时间。再将毛坯体B进行粗加工，使其更接近产品实际尺寸，并将其球形面放在专用烧结治具C（2）（参见附图2）上，治具C（2）通过计算材料收缩率设计而成，能够使其烧结过程中材料收缩时会依次落在三根支柱上，减少烧结收缩时由于材料悬空而产生的变形影响，实现均匀收缩。放入烧结炉中烧结后，使毛坯B变成致密的多晶陶瓷材料D（参见附图3）。再在陶瓷精加工过程中设计装夹钟形罩的专用治具E（3）（参见附图4）将多晶陶瓷材料D的球型面装夹固定，解决球形面难以装夹的问题。再设计专用刀具F（4）（参见附图5），刀具F（4）的加工面上特征与钟形罩上的轮廓尺寸一致，产品在卡盘上旋转后仅需通过移动刀具F（4）朝向X方向进给，就能让刀具整面与产品接触，由于刀具的加工面积增加，将剩余的余量去除时间也会得到有效减少，最终得到产品G（5）（参见附图6）。
以上所述的实施例只是本发明较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (7)
1.一种沉积设备上用的氧化铝陶瓷成型及加工方法，其特征是，包括以下步骤：
S1：将氧化铝陶瓷粉料灌入球形磨具A中；
S2：利用冷等静压机压制S1中待处理的氧化铝陶瓷粉料，使其等静压成型成中空半球形毛坯体B；
S3：将S2中压制成型的毛坯体B进行粗加工，并将其球形面放在烧结治具C上；
S4：将S3中放入毛坯体B的烧结治具C放入烧结炉中烧结后，使毛坯体B变成致密的多晶陶瓷材料D；
S5：采用治具E将S4中获得的多晶陶瓷材料D的球形面装夹固定；
S6：采用刀具F对S5中装夹固定的多晶陶瓷材料D进行表面加工，获得到产品G。
2.根据权利要求1所述的一种沉积设备上用的氧化铝陶瓷成型及加工方法，其特征是，S1中的球形磨具A包括搬运底座、设置在搬运底座上的下模体、橡胶下盖及设置在橡胶下盖上的和上模体，橡胶下盖设置在搬运底座上，且沿着下模体外壁排布安装，下模体与上模体之间形成一弧形腔体，上模体上设有进料口，进料口上设置有橡胶上盖，S1中的氧化铝陶瓷粉料通过进料口灌入到弧形腔体内。
3.根据权利要求2所述的一种沉积设备上用的氧化铝陶瓷成型及加工方法，其特征是，下模体采用球状金属芯棒，上模体采用采用球状橡胶桶，使灌入在上模体和下模体之间的氧化铝陶瓷粉料在S2中冷等静压机的压制下成型成中空半球形结构。
4.根据权利要求3所述的一种沉积设备上用的氧化铝陶瓷成型及加工方法，其特征是，搬运底座包括若干固定框架及设置在固定框架上的安装座，安装座呈环形结构，下模体固定设置在安装座上，安装座外侧端面上设有外翻边，外翻边向远离固定框架一侧翻折，由下模体、安装座及安装座上的外翻边可形成一环形安装腔，橡胶下盖设置在环形安装腔内。
5.根据权利要求1-4任意一项中所述的一种沉积设备上用的氧化铝陶瓷成型及加工方法，其特征是，S3中的治具C包括环形底板、设置在环形底板上的支撑体一、支撑体二和支撑体三，支撑体一、支撑体二和支撑体三均呈环形结构，由内到外依次等间距设置在环形底板上，且支撑体一、支撑体二和支撑体三的高度依次增加。
6.根据权利要求5所述的一种沉积设备上用的氧化铝陶瓷成型及加工方法，其特征是，S5中的治具E包括环形体一、环形体二、若干设置在环形体一和环形体二之间的连接体，且连接体等间距周向设置。
7.根据权利要求6所述的一种沉积设备上用的氧化铝陶瓷成型及加工方法，其特征是，S6中的刀具F采用钟形罩结构设计。
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