CN106182342A - 一种大型高纯氧化铝陶瓷件的成型工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型高纯氧化铝陶瓷件的成型工艺，包括如下步骤：（1）设计并制作相应的模具与辅助工装；（2）将高纯氧化铝造粒粉填充进模具，震实后密封并抽真空；（3）将辅助工装包夹在模具上下两侧，对模具进行固定，将抽好真空的模具及其辅助工装放入等静压设备缸体，进行冷等静压成型，成型后进行卸压，卸压完成后取出模具，并进行脱模，得到大型高纯氧化铝陶瓷件的生坯坯体。本发明的这种工艺能发挥高纯氧化铝造粒粉粉末的优势，成型后的生坯坯体密度高且密度分布均匀，且辅助工装有利于避免坯体压制过程中发生变形、开裂。
Description
技术领域
本发明涉及一种陶瓷件的成型工艺，特别涉及一种大型高纯氧化铝陶瓷件的成型工艺。
背景技术
目前，高纯氧化铝材质(纯度≥99.5%)的大型陶瓷板材在泛半导体行业中应用广泛，比如高纯氧化铝材质的机械手和方框，它们的长度一般≥500 mm，在液晶面板的生产流程中被用来搬运和放置玻璃基板。因此市场对与之相关的高纯氧化铝材质机械手和方框等配套部件有较大使用需求。
现阶段对于此类大型高纯氧化铝材质的陶瓷件，业界通常采用浇注成型工艺制备，其具有生产灵活、快速、自动化程度高以及制备成本低的特点，尤其在目前的一些日韩企业中，采用浇注成型工艺制备更为普遍。但浇注成型制备的大型板材生坯坯体密度低且密度分布不均匀，生坯坯体经过充分干燥后才可进行机械加工。此外，利用浇注成型工艺所加工的坯体在烧结中存在烧失量高、坯体收缩率大的情况。这些因素导致烧结后部件出现密度梯度，发生较大变形，并容易产生裂纹，最终将影响产品质量及寿命。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种大型高纯氧化铝陶瓷件的成型工艺，以解决传统浇注成型工艺所制备的陶瓷件面临的产品性能和寿命问题。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种大型高纯氧化铝陶瓷件的成型工艺，包括如下步骤：
（1）根据待成型的板材类部件尺寸规格，设计并制作相应的模具与辅助工装；
（2）将高纯氧化铝造粒粉填充进模具，震实后密封并抽真空；
（3）选择尺寸大于模具的多孔状铁板工具作为辅助工装，包夹在模具上下两侧，将模具进行固定，将抽好真空的模具及其辅助工装放入等静压设备缸体，然后进行冷等静压成型，成型后进行卸压，卸压完成后取出模具，并进行脱模，得到大型高纯氧化铝陶瓷件的生坯坯体。
进一步的，步骤(1)中的模具设计为可开闭盒状。
进一步的，步骤(2)中将高纯氧化铝造粒粉填充进模具后，震实粉体，使粉体分布均匀。
进一步的，步骤(2)中，抽真空的真空度＜1%。
进一步的，成型压力为120～180 MPa，升压速率为10～15 MPa/min，到达额定压力的保压时间为5 min～15 min，升压过程中，当压力上升到30 MPa、80 MPa和120 MPa左右时各保压1 min，卸压速率为15～20 MPa/min。
本发明的有益效果是：本发明将高纯氧化铝造粒粉填充进模具，震实后密封并抽真空，然后选择多孔状铁板工具作为辅助工装，包夹在模具上下两侧，将模具进行固定，再将抽好真空的模具及其辅助工装放入等静压设备缸体，然后进行冷等静压成型，本发明的这种工艺能发挥高纯氧化铝造粒粉粉末的优势，成型后的生坯坯体密度高且密度分布均匀，且辅助工装有利于避免坯体压制过程中发生变形、开裂。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
一种大型高纯氧化铝陶瓷件的成型工艺，包括如下步骤：
（1）根据待成型的板材类部件尺寸规格，设计并制作相应的模具与辅助工装；
（2）将高纯氧化铝造粒粉填充进模具，震实后密封并抽真空；
（3）选择尺寸大于模具的多孔状铁板工具作为辅助工装，包夹在模具上下两侧，将模具进行固定，将抽好真空的模具及其辅助工装放入等静压设备缸体，然后进行冷等静压成型，成型后进行卸压，卸压完成后取出模具，并进行脱模，得到大型高纯氧化铝陶瓷件的生坯坯体。
进一步说，步骤(1)中的模具设计为可开闭盒状。
进一步说，步骤(2)中将高纯氧化铝造粒粉填充进模具后，震实粉体，使粉体分布均匀。
进一步说，步骤(2)中，抽真空的真空度＜1%。
进一步说，成型压力为120～180 MPa，升压速率为10～15 MPa/min，到达额定压力的保压时间为5 min～15 min，升压过程中，当压力上升到30 MPa、80 MPa和120 MPa左右时各保压1 min，成型具体压力由生坯坯体尺寸规格决定，可在120～180 MPa之间选择，成型后的卸压速率为15～20 MPa/min。
实施例：
（1）根据待成型的板材类部件尺寸规格，设计并制作相应的模具与辅助工装，其中的模具设计为可开闭盒状；
（2）将高纯氧化铝造粒粉填充进模具，震实粉体，使粉体分布均匀，然后密封并抽真空，抽真空的真空度＜1%。；
（3）选择尺寸大于模具的多孔状铁板工具作为辅助工装，包夹在模具上下两侧，将模具进行固定，将抽好真空的模具及其辅助工装放入等静压设备缸体，然后进行冷等静压成型。成型过程中的成型压力为150 MPa，升压速率为15 MPa/min，升压过程中当压力分别达到30MPa、80MPa和120 MPa后各保压1 min，到达额定压力后保压5 min，再进行卸压，卸压速率为20 MPa/min，当压力降至100MPa、60MPa和 30 MPa后各保压1 min。卸压完成后取出模具，并进行脱模，得到大型高纯氧化铝陶瓷件的生坯坯体。
利用上述工艺制备的氧化铝陶瓷件生坯坯体经过烧结后，再经测试，其各项指标如下：
烧结密度：3.93 g/cm3；
维氏硬度：16.1 GPa；
弯曲强度：350 MPa；
晶粒尺寸：3～5 μm；
晶粒均匀性：生长均匀。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种大型高纯氧化铝陶瓷件的成型工艺，其特征在于，包括如下步骤：
（1）根据待成型的板材类部件尺寸规格，设计并制作相应的模具与辅助工装；
（2）将高纯氧化铝造粒粉填充进模具，震实后密封并抽真空；
（3）选择尺寸大于模具的多孔状铁板工具作为辅助工装，包夹在模具上下两侧，将模具进行固定，将抽好真空的模具及其辅助工装放入等静压设备缸体，然后进行冷等静压成型，成型后进行卸压，卸压完成后取出模具，并进行脱模，得到大型高纯氧化铝陶瓷件的生坯坯体。
2.根据权利要求1所述的一种大型高纯氧化铝陶瓷件的成型工艺，其特征在于：步骤(1)中的模具设计为可开闭盒状。
3.根据权利要求1所述的一种大型高纯氧化铝陶瓷件的成型工艺，其特征在于： 步骤（2）中将高纯氧化铝造粒粉填充进模具后，震实粉体，使粉体分布均匀。
4.根据权利要求1所述的一种大型高纯氧化铝陶瓷件的成型工艺，其特征在于：步骤（2）中，抽真空的真空度＜1%。
5.根据权利要求1所述的一种大型高纯氧化铝陶瓷件的成型工艺，其特征在于：成型压力为120～180 MPa，升压速率为10～15 MPa/min，到达额定压力的保压时间为5 min～15min，升压过程中，当压力上升到30 MPa、80 MPa和120 MPa左右时各保压1 min，卸压速率为15～20 MPa/min。
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