本發(fā)明涉及一種陶瓷件的成型工藝,特別涉及一種大型高純氧化鋁陶瓷件的成型工藝。
背景技術(shù):
目前,高純氧化鋁材質(zhì)(純度≥99.5%)的大型陶瓷板材在泛半導(dǎo)體行業(yè)中應(yīng)用廣泛,比如高純氧化鋁材質(zhì)的機(jī)械手和方框,它們的長度一般≥500 mm,在液晶面板的生產(chǎn)流程中被用來搬運(yùn)和放置玻璃基板。因此市場對與之相關(guān)的高純氧化鋁材質(zhì)機(jī)械手和方框等配套部件有較大使用需求。
現(xiàn)階段對于此類大型高純氧化鋁材質(zhì)的陶瓷件,業(yè)界通常采用澆注成型工藝制備,其具有生產(chǎn)靈活、快速、自動化程度高以及制備成本低的特點(diǎn),尤其在目前的一些日韓企業(yè)中,采用澆注成型工藝制備更為普遍。但澆注成型制備的大型板材生坯坯體密度低且密度分布不均勻,生坯坯體經(jīng)過充分干燥后才可進(jìn)行機(jī)械加工。此外,利用澆注成型工藝所加工的坯體在燒結(jié)中存在燒失量高、坯體收縮率大的情況。這些因素導(dǎo)致燒結(jié)后部件出現(xiàn)密度梯度,發(fā)生較大變形,并容易產(chǎn)生裂紋,最終將影響產(chǎn)品質(zhì)量及壽命。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明的目的在于提供一種大型高純氧化鋁陶瓷件的成型工藝,以解決傳統(tǒng)澆注成型工藝所制備的陶瓷件面臨的產(chǎn)品性能和壽命問題。
為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的,達(dá)到上述技術(shù)效果,本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種大型高純氧化鋁陶瓷件的成型工藝,包括如下步驟:
(1)根據(jù)待成型的板材類部件尺寸規(guī)格,設(shè)計并制作相應(yīng)的模具與輔助工裝;
(2)將高純氧化鋁造粒粉填充進(jìn)模具,震實(shí)后密封并抽真空;
(3)選擇尺寸大于模具的多孔狀鐵板工具作為輔助工裝,包夾在模具上下兩側(cè),將模具進(jìn)行固定,將抽好真空的模具及其輔助工裝放入等靜壓設(shè)備缸體,然后進(jìn)行冷等靜壓成型,成型后進(jìn)行卸壓,卸壓完成后取出模具,并進(jìn)行脫模,得到大型高純氧化鋁陶瓷件的生坯坯體。
進(jìn)一步的,步驟(1)中的模具設(shè)計為可開閉盒狀。
進(jìn)一步的,步驟(2)中將高純氧化鋁造粒粉填充進(jìn)模具后,震實(shí)粉體,使粉體分布均勻。
進(jìn)一步的,步驟(2)中,抽真空的真空度<1%。
進(jìn)一步的,成型壓力為120~180 MPa,升壓速率為10~15 MPa/min,到達(dá)額定壓力的保壓時間為5 min~15 min,升壓過程中,當(dāng)壓力上升到30 MPa、80 MPa和120 MPa左右時各保壓1 min,卸壓速率為15~20 MPa/min。
本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明將高純氧化鋁造粒粉填充進(jìn)模具,震實(shí)后密封并抽真空,然后選擇多孔狀鐵板工具作為輔助工裝,包夾在模具上下兩側(cè),將模具進(jìn)行固定,再將抽好真空的模具及其輔助工裝放入等靜壓設(shè)備缸體,然后進(jìn)行冷等靜壓成型,本發(fā)明的這種工藝能發(fā)揮高純氧化鋁造粒粉粉末的優(yōu)勢,成型后的生坯坯體密度高且密度分布均勻,且輔助工裝有利于避免坯體壓制過程中發(fā)生變形、開裂。
具體實(shí)施方式
下面對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述,以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解,從而對本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
一種大型高純氧化鋁陶瓷件的成型工藝,包括如下步驟:
(1)根據(jù)待成型的板材類部件尺寸規(guī)格,設(shè)計并制作相應(yīng)的模具與輔助工裝;
(2)將高純氧化鋁造粒粉填充進(jìn)模具,震實(shí)后密封并抽真空;
(3)選擇尺寸大于模具的多孔狀鐵板工具作為輔助工裝,包夾在模具上下兩側(cè),將模具進(jìn)行固定,將抽好真空的模具及其輔助工裝放入等靜壓設(shè)備缸體,然后進(jìn)行冷等靜壓成型,成型后進(jìn)行卸壓,卸壓完成后取出模具,并進(jìn)行脫模,得到大型高純氧化鋁陶瓷件的生坯坯體。
進(jìn)一步說,步驟(1)中的模具設(shè)計為可開閉盒狀。
進(jìn)一步說,步驟(2)中將高純氧化鋁造粒粉填充進(jìn)模具后,震實(shí)粉體,使粉體分布均勻。
進(jìn)一步說,步驟(2)中,抽真空的真空度<1%。
進(jìn)一步說,成型壓力為120~180 MPa,升壓速率為10~15 MPa/min,到達(dá)額定壓力的保壓時間為5 min~15 min,升壓過程中,當(dāng)壓力上升到30 MPa、80 MPa和120 MPa左右時各保壓1 min,成型具體壓力由生坯坯體尺寸規(guī)格決定,可在120~180 MPa之間選擇,成型后的卸壓速率為15~20 MPa/min。
實(shí)施例:
(1)根據(jù)待成型的板材類部件尺寸規(guī)格,設(shè)計并制作相應(yīng)的模具與輔助工裝,其中的模具設(shè)計為可開閉盒狀;
(2)將高純氧化鋁造粒粉填充進(jìn)模具,震實(shí)粉體,使粉體分布均勻,然后密封并抽真空,抽真空的真空度<1%。;
(3)選擇尺寸大于模具的多孔狀鐵板工具作為輔助工裝,包夾在模具上下兩側(cè),將模具進(jìn)行固定,將抽好真空的模具及其輔助工裝放入等靜壓設(shè)備缸體,然后進(jìn)行冷等靜壓成型。成型過程中的成型壓力為150 MPa,升壓速率為15 MPa/min,升壓過程中當(dāng)壓力分別達(dá)到30MPa、80MPa和120 MPa后各保壓1 min,到達(dá)額定壓力后保壓5 min,再進(jìn)行卸壓,卸壓速率為20 MPa/min,當(dāng)壓力降至100MPa、60MPa和 30 MPa后各保壓1 min。卸壓完成后取出模具,并進(jìn)行脫模,得到大型高純氧化鋁陶瓷件的生坯坯體。
利用上述工藝制備的氧化鋁陶瓷件生坯坯體經(jīng)過燒結(jié)后,再經(jīng)測試,其各項(xiàng)指標(biāo)如下:
燒結(jié)密度:3.93 g/cm3;
維氏硬度:16.1 GPa;
彎曲強(qiáng)度:350 MPa;
晶粒尺寸:3~5 μm;
晶粒均勻性:生長均勻。
以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例,并非因此限制本發(fā)明的專利范圍,凡是利用本發(fā)明說明書所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換,或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域,均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。