CN111377712A - 一种陶瓷材料烧结收缩率调整方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种陶瓷材料烧结收缩率调整方法，涉及高温共烧陶瓷材料制作领域。所用原材料包括：板状氧化铝、粒状氧化铝、烧结助剂，其中氧化铝占比95％(板状氧化铝与粒状氧化铝之和)、烧结助剂占比5％。收缩率调整方法包括以下步骤：a)设定板状/粒状氧化铝的初始比例；b)将原料中各组分混合均匀；c)加入有机添加剂干燥成型；d)于1500℃～1600℃下烧结成瓷；e)根据初始收缩率相应地调整板状/粒状氧化铝的配比。本发明通过板状氧化铝与粒状氧化铝相复合的方式，有效地调整了陶瓷材料的生坯密度以及烧结收缩率。

Description

一种陶瓷材料烧结收缩率调整方法
技术领域
本发明属于高温共烧陶瓷材料制作领域，涉及一种陶瓷材料烧结收缩率调整方法。
背景技术
在高温共烧陶瓷技术中，导体通过丝网印刷的方式在陶瓷生带上形成图案，而后与陶瓷一同烧结。共烧时要求陶瓷和导体的烧结收缩行为相匹配，当发生失配时，两种材料的界面处会产生应力，从而导致陶瓷基板产生变形，电路的尺寸精度难以控制。如果导体的收缩率大于陶瓷的收缩率，瓷带可能承受较大的张力，界面间将会出现裂纹，产生开裂；如果导体的收缩率小于陶瓷的收缩率，瓷带可能承受较大的压力，界面将会出现翘曲，产生变形。
为了减少烧结收缩的失配，在导体材料的组成和颗粒尺寸固定的情况下，必须通过调节陶瓷材料的参数，使得两者的收缩行为尽量接近。传统的高温共烧技术通常采用单一粉体来制作陶瓷材料，其粒度分布、比表面积、粉体形貌等参数既已确定，相应的烧结收缩率的调整空间有限。因此当共烧收缩率出现失配时，难以通过单一粉体实现有效的调整。
发明内容
发明目的：基于背景技术存在的问题，本发明提供了一种陶瓷材料烧结收缩率调整方法。
本发明采取的技术方案是：
一种陶瓷材料烧结收缩率调整方法，所用原材料包括板状氧化铝、粒状氧化铝、烧结助剂，其中氧化铝占比95％、烧结助剂占比5％。
进一步的，所述板状氧化铝为α相、纯度大于99.8、中位粒径为2～5μm。
进一步的，所述粒状氧化铝为α相、纯度大于99.8、中位粒径为3～6μm。
进一步的，所述烧结助剂包括高岭土、滑石粉、氧化钇。
进一步的，具体包括以下步骤：
a)设定板状/粒状氧化铝的初始比例；
b)将原料中各组分混合均匀；
c)加入有机添加剂干燥成型；
d)于1500℃～1600℃下烧结成瓷；
e)根据初始收缩率相应地调整板状/粒状氧化铝的配比。
进一步的，所述步骤c)中有机添加剂包括分散剂、溶剂、粘结剂。
进一步的，所述步骤c)中干燥温度为25℃～105℃。
进一步的，所述步骤e)中调整方向为当收缩率偏小，适当提高板状/粒状氧化铝的配比；当收缩率偏大，适当降低板状/粒状氧化铝的配比。
采用上述技术方案的有益效果为：
1、本发明采用板状氧化铝与粒状氧化铝相复合的方式，其中板状氧化铝具有二维平面结构，能够增加裂纹反射和桥梁作用，提高陶瓷的断裂韧性；
2、本发明采用板状氧化铝与粒状氧化铝相复合的方式，其中粒状氧化铝流动性好，堆积密度高，具有较好的成型和烧结特性；
3、本发明采用板状氧化铝与粒状氧化铝相复合的方式，有效地调整了陶瓷材料的生坯密度和烧结收缩率。
附图说明
图1为陶瓷材料生坯密度与板状/粒状氧化铝配比的关系；
图2为陶瓷材料烧结收缩率与板状/粒状氧化铝配比的关系；
图3为陶瓷材料成瓷密度与板状/粒状氧化铝配比的关系；
图4为陶瓷材料抗弯强度与板状/粒状氧化铝配比的关系。
具体实施方式：
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施案例1：
所用原材料包括板状氧化铝、粒状氧化铝、烧结助剂，其中氧化铝占比95％(板状氧化铝与粒状氧化铝之和)、烧结助剂占比5％
a)设定板状/粒状氧化铝的配比为1:9；
b)将原料中各组分混合均匀；
c)加入有机添加剂于25℃～105℃干燥成型；
d)于1500℃～1600℃下烧结成瓷；
在本发明中，所述板状氧化铝为α相、纯度大于99.8、中位粒径为2～5μm。
在本发明中，所述粒状氧化铝为α相、纯度大于99.8、中位粒径为3～6μm。。
在本发明中，所述烧结助剂包括高岭土、滑石粉、氧化钇。
在本发明中，所述有机添加剂包括分散剂、溶剂、粘结剂。
所制陶瓷材料的主要技术指标如下：
生坯密度：2.284g/cm3
烧结收缩率：15.1％
成瓷密度：3.656g/cm3
抗弯强度：439MPa
实施案例2：
所用原材料包括板状氧化铝、粒状氧化铝、烧结助剂，其中氧化铝占比95％(板状氧化铝与粒状氧化铝之和)、烧结助剂占比5％。
a)设定板状/粒状氧化铝的配比为3:7；
b)将原料中各组分混合均匀；
c)加入有机添加剂于25℃～105℃干燥成型；
d)于1500℃～1600℃下烧结成瓷；
在本发明中，所述板状氧化铝为α相、纯度大于99.8、中位粒径为2～5μm。
在本发明中，所述粒状氧化铝为α相、纯度大于99.8、中位粒径为3～6μm。
在本发明中，所述烧结助剂包括高岭土、滑石粉、氧化钇。
在本发明中，所述有机添加剂包括分散剂、溶剂、粘结剂。
所制陶瓷材料的主要技术指标如下：
生坯密度：2.243g/cm3
烧结收缩率：15.9％
成瓷密度：3.652g/cm3
抗弯强度：452MPa
实施案例3：
所用原材料包括板状氧化铝、粒状氧化铝、烧结助剂，其中氧化铝占比95％(板状氧化铝与粒状氧化铝之和)、烧结助剂占比5％。
a)设定板状/粒状氧化铝的配比为5:5；
b)将原料中各组分混合均匀；
c)加入有机添加剂于25℃～105℃干燥成型；
d)于1500℃～1600℃下烧结成瓷；
在本发明中，所述板状氧化铝为α相、纯度大于99.8、中位粒径为2～5μm。
在本发明中，所述粒状氧化铝为α相、纯度大于99.8、中位粒径为3～6μm。
在本发明中，所述烧结助剂包括高岭土、滑石粉、氧化钇。
在本发明中，所述有机添加剂包括分散剂、溶剂、粘结剂。
所制陶瓷材料的主要技术指标如下：
生坯密度：2.195g/cm3
烧结收缩率：16.5％
成瓷密度：3.654g/cm3
抗弯强度：467MPa
实施案例4：
所用原材料包括板状氧化铝、粒状氧化铝、烧结助剂，其中氧化铝占比95％(板状氧化铝与粒状氧化铝之和)、烧结助剂占比5％。
a)设定板状/粒状氧化铝的配比为7:3；
b)将原料中各组分混合均匀；
c)加入有机添加剂于25℃～105℃干燥成型；
d)于1500℃～1600℃下烧结成瓷；
在本发明中，所述板状氧化铝为α相、纯度大于99.8、中位粒径为2～5μm。
在本发明中，所述粒状氧化铝为α相、纯度大于99.8、中位粒径为3～6μm。
在本发明中，所述烧结助剂包括高岭土、滑石粉、氧化钇。
在本发明中，所述有机添加剂包括分散剂、溶剂、粘结剂。
所制陶瓷材料的主要技术指标如下：
生坯密度：2.121g/cm3
烧结收缩率：17.1％
成瓷密度：3.654g/cm3
抗弯强度：477MPa
实施案例5：
所用原材料包括板状氧化铝、粒状氧化铝、烧结助剂，其中氧化铝占比95％(板状氧化铝与粒状氧化铝之和)、烧结助剂占比5％。
a)设定板状/粒状氧化铝的配比为9:1；
b)将原料中各组分混合均匀；
c)加入有机添加剂于25℃～105℃干燥成型；
d)于1500℃～1600℃下烧结成瓷；
在本发明中，所述板状氧化铝为α相、纯度大于99.8、中位粒径为2～5μm。
在本发明中，所述粒状氧化铝为α相、纯度大于99.8、中位粒径为3～6μm。
在本发明中，所述烧结助剂包括高岭土、滑石粉、氧化钇。
在本发明中，所述有机添加剂包括分散剂、溶剂、粘结剂。
所制陶瓷材料的主要技术指标如下：
生坯密度：2.106g/cm3
烧结收缩率：17.7％
成瓷密度：3.651g/cm3
抗弯强度：488MPa
在本发明中，所述调整方向为当收缩率偏小，适当提高板状/粒状氧化铝的配比；当收缩率偏大，适当降低板状/粒状氧化铝的配比。
采用本方法所得陶瓷材料生坯密度与板状/粒状氧化铝配比的关系见图1，从图中可以看出生坯密度随着板状/粒状氧化铝配比的提高而明显减小。
采用本方法所得陶瓷材料烧结收缩率与板状/粒状氧化铝配比的关系见图2，从图中可以看出收缩率随着板状/粒状氧化铝配比的提高而明显增大。
采用本方法所得陶瓷材料成瓷密度与板状/粒状氧化铝配比的关系见图3，从图中可以看出成瓷密度几乎不随板状/粒状氧化铝配比而变化。
采用本方法所得陶瓷材料抗弯强度与板状/粒状氧化铝配比的关系见图4，从图中可以看出抗弯强度随着板状/粒状氧化铝配比的提高而略微增大。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种陶瓷材料烧结收缩率调整方法，其特征在于：所用原材料包括板状氧化铝、粒状氧化铝、烧结助剂，其中氧化铝占比95％、烧结助剂占比5％。
2.根据权利1要求所述的陶瓷材料烧结收缩率调整方法，其特征在于：所述板状氧化铝为α相、纯度大于99.8、中位粒径为2～5μm。
3.根据权利1要求所述的一种陶瓷材料烧结收缩率调整方法，其特征在于：所述粒状氧化铝为α相、纯度大于99.8、中位粒径为3～6μm。
4.根据权利1要求所述的一种陶瓷材料烧结收缩率调整方法，其特征在于：所述烧结助剂包括高岭土、滑石粉、氧化钇。
5.一种陶瓷材料烧结收缩率调整方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
a)设定板状/粒状氧化铝的初始比例；
b)将原料中各组分混合均匀；
c)加入有机添加剂干燥成型；
d)于1500℃～1600℃下烧结成瓷；
e)根据初始收缩率相应地调整板状/粒状氧化铝的配比。
6.根据权利5要求所述的一种陶瓷材料烧结收缩率调整方法，其特征在于：所述步骤c)中有机添加剂包括分散剂、溶剂、粘结剂。
7.根据权利5要求所述的一种陶瓷材料烧结收缩率调整方法，其特征在于：所述步骤c)中干燥温度为25℃～105℃。
8.根据权利5要求所述的一种陶瓷材料烧结收缩率调整方法，其特征在于：所述步骤e)中调整方向为当收缩率偏小，适当提高板状/粒状氧化铝的配比；当收缩率偏大，适当降低板状/粒状氧化铝的配比。
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