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氧化铝粉体性能对流延法制备氧化铝陶瓷基片有什么影响?


氧化铝陶瓷材料有着诸多优异性能,如强度高、耐磨损、耐高温高压、电阻率大、价格便宜等,广泛应用于电子、机械以及化工等领域。

氧化铝粉体的性能主要包括两部分,一部分是内在性能,包括化学成分与物相组成 ;另一部分为外在性能,包括 α 相转化率、平均粒度、粒度分布、粉体形貌等。

这些性能对流延工艺、流延膜片、成瓷性能都将产生不同程度的影响,本文以五种不同批次的氧化铝粉体为原料,经流延成型,获得所需尺寸的陶瓷片,系统研究氧化铝粉体的原始粒度、粒度分布、观形貌等粉体性能,对流延法制备氧化铝陶瓷基片的影响。


1 实验


采用河南长兴实业公司提供的五组氧化铝粉体为原料,分别标记为 1#、2#、3#、20B、30B 粉体,加入适量的龙岩高岭,烧滑石,方解石等配制成 96Al2O3 瓷,加入适量的溶剂与分散剂,分散球磨 24 h,加入一定比例的粘结剂与增塑剂二次球磨 18 ~ 24 h,出料,脱泡后获得流动性与粘度合适的流延浆料,在流延机上流延成型,获得五组流延素坯膜片,流延膜片经叠层热压,等静压后,经裁剪获得所需尺寸的陶瓷片,在 1570 ~ 1650 ℃进行烧结 4 h,然后随炉冷却至室温,制得氧化铝陶瓷基片,待测试分析。

采用英国马尔文仪器公司生产的 Mastersizer2000 激光粒度分析仪分析五组粉体的原始粒度及粒度分布,采用日本 JEOL 公司的 JSM-6700F 型场发射扫描电镜(SEM)来观察粉体及烧制后样品的微观形貌及结构,采用阿基米德排水法测量烧结样品的体积密度。


2 结果分析与讨论


氧化铝粉体的基本信息(其中 20B 与 30B 粉体未能获得基本信息)如表 1 所示。


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图 1 及表 2 为五组氧化铝粉体粒度测试数据。

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图 2 为五组氧化铝粉体的形貌图像。

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图 3 为五组氧化铝粉体经流延后的扫描照片。

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流延膜片经烧结后的微观形貌如图 4 所示。

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烧结后的瓷片体积密度值如表 3 所示,收缩率、吸水率如表 4 所示。

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3 结论


综合以上分析可以看出,粉体的颗粒大小及粒度分布,粉体的结晶形貌均对流延工艺及陶瓷基片的质量有较大的影响。

20 B 与 30 B 粉体颗粒较大,团聚严重,流延后所得膜片粗燥,不平整,烧结后瓷片致密度较低, 吸水率较大。

而 1#、2#、3# 粉体中颗粒较细,颗粒分布相对较均匀,流延膜片质量较好,其中 2# 与 3# 不仅流延膜片较好,烧成后的瓷片质量也相对较佳,对应较好的性能。

氧化铝陶瓷基板生产中,氧化铝粉料应能达到以下要求 : 

(1)Na2O 含量低于 0.05%,Fe 及 Fe2O、H2O 含量尽可能低,纯度尽可能高 ; 

(2)结晶形貌以球形为最好,且颗粒分布均匀,无明显团聚,原晶粒度能在 1 µm 以下。

文章来源:

氧化铝粉体性能对流延法制备氧化铝陶瓷基片的影响研究-宋福生等

DOI :10.16521/j.cnki.issn.1001-9642.2018.06.010


声 明:文章内容来源于粉体匠人。