CN117341030A - 一种氧化铝陶瓷基片材料等静压成型方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氧化铝陶瓷基片技术领域，具体涉及一种氧化铝陶瓷基片材料等静压成型方法，本发明通过在等静压成型模具内壁上利用石蜡对金属铜粉末进行涂抹操作，使得在对氧化铝陶瓷基片材料进行成型加工的过程中，通过等静压成型过程中产生的高温将石蜡溶化，此时可以在压力作用下将金属铜粉碎稳定且均匀的附着到氧化铝的表面上，实现对氧化铝陶瓷基片材料等压成型和覆铜的一起操作，并且在后期加温过程中，通过高温一方面可以实现氧化铝陶瓷基片材料的硬化，另一方面可以实现铜金属因高温氧化扩散到氧化铝陶瓷基片内部形成共晶熔体，提高氧化铝陶瓷基片材料的性能，有效的提高对氧化铝陶瓷基片材料的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种等静压成型方法，具体为一种氧化铝陶瓷基片材料等静压成型方法。
背景技术
陶瓷基片，又称陶瓷基板，是以电子陶瓷为基的，对膜电路元件及外贴切元件形成一个支撑底座的片状材料。陶瓷基片具有耐高温、电绝缘性能高、介电常数和介质损耗低、热导率大、化学稳定性好、与元件的热膨胀系数相近等主要优点，但陶瓷基片较脆，制成的基片面积较小，成本高。其中氧化铝陶瓷基片因其生产工艺相对简单，成本较低，价格便宜，成为目前最广泛应用的陶瓷基片。
在对氧化铝陶瓷基片进行生产时，对于氧化铝陶瓷制品的成形方法有干式冲压、浆料注入、冲压、冷等静压、注射、流延、热压、热等静压成形等多种方法。其中氧化铝等静压成型的原理是利用高压将氧化铝粉末充分压实，使其颗粒之间形成致密的结合，从而提高陶瓷制品的密度和强度。在等静压成型过程中，氧化铝粉末被放置在模具中，然后施加高压，使其在模具中形成所需形状。随后，通过烧结过程，将氧化铝粉末烧结成为坚硬的陶瓷制品。
但是，氧化铝陶瓷基片材料在实际使用时需要在其表面进行金属镀层操作，从而是得到氧化铝陶瓷基片材料具备更好的其它性质。基于以上现有技术的等静压成型方法，在对氧化铝陶瓷基片材料进行加工时需要进行多次的烧结操作才能实现氧化铝陶瓷基片的使用需求，这无疑增加了氧化铝陶瓷基片材料制造的时间，降低了对氧化铝陶瓷基片材料的制造效率。基于以上的原因，本发明提出一种氧化铝陶瓷基片材料等静压成型方法来解决现有技术的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种氧化铝陶瓷基片材料等静压成型方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
一种氧化铝陶瓷基片材料等静压成型方法，包括以下步骤：
S1：原材料的准备，选择纯度为99.99％的氧化铝粉末作为基片原料和金属铜粉末；
S2：氧化铝陶瓷基片等静压成型模具的设计和制作；
S3：在制作完成的等静压模具内壁上涂抹粘结剂，并将金属铜粉末涂抹在等静压模具内壁上，确保金属铜粉末与等静压模具内壁之间完全覆盖；
S4：待到金属铜粉末与等静压模具之间粘结牢固后，向等静压模具内腔加注指定量的氧化铝粉末，并将等静压模具封闭；
S5：将带有原材料的等静压模具置于等静压设备之中，对氧化铝实现等静压成型操作；
S6：对氧化铝粉末成型完成后，将等静压模具从等静压设备之中取出，并将成型后的氧化铝陶瓷基片材料从等静压模具中取出，此时氧化铝陶瓷基片表明覆盖有一层金属铜粉末；
S7：对氧化铝陶瓷基片进行高温处理操作，使得金属铜粉末扩散到氧化铝陶瓷基片内部且使得氧化铝陶瓷基片硬化，完成对氧化铝陶瓷基片的加工操作。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤1中对于氧化铝粉末原料的预处理操作，包括以下的步骤：
S11：将纯度为99.99％的氧化铝粉末加注到搅拌设备内部；
S12：再向搅拌设备内部加注润滑剂硬脂酸和粘结剂聚乙烯醇，且润滑剂硬脂酸和粘结剂聚乙烯醇占总重量的2％；
S13：通过搅拌设备对氧化铝粉末进行搅拌操作，使得润滑剂硬脂酸和粘结剂聚乙烯醇充分的混合到氧化铝粉末内部；
S14：将充分混合后的氧化铝粉末倒出，并通过研磨设备进行研磨操作，使得氧化铝粉末的粉体粒度在1微米以下，完成对氧化铝粉末的预处理操作。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤3中采用的粘结剂为石蜡，石蜡粘结剂可以直接的涂抹在等静压模具内壁上或者是在等静压模具内壁上铺设一层薄膜，然后在薄膜上进行石蜡粘结剂的涂抹。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤4中金属铜粉末在等静压模具内壁上的厚度在0.35微米至0.7微米的范围内，且需保证金属铜粉末与等静压模具之间的完全且均匀的涂抹操作。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤5中采用的等静压介质为水，在对氧化铝粉末进行等静压操作的过程中的压力范围为100-600MPa。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤7中对于氧化铝陶瓷基片进行高温处理操作，包括以下步骤：
S71：将成型后的氧化铝陶瓷基片放置到加温设备之中，并向加温设备之中加注氮气；
S72：通过加温设备进行温度增加操作，当加温设备内部温度达到1300-1350摄氏度后，停止进行加温，并保持加温设备内部压强为30兆帕，持续时间为10分钟；
S73：对加温设备进行降温处理，使得设备内部温度保持在1090-1100摄氏度，持续时间为30分钟；
S74：关闭加温设备，取出氧化铝陶瓷基片材料，此时铜金属因高温氧化扩散到氧化铝陶瓷基片内部形成共晶熔体，完成对氧化铝陶瓷基片材料的覆铜和硬化加工操作。
本发明实施例提供了一种氧化铝陶瓷基片材料等静压成型方法，具备以下有益效果：
1、本发明通过采用等静压成型的方法对氧化铝陶瓷基片材料进行成型加工操作，可以制备出具有密度高且均匀，不易变形的氧化铝陶瓷基片材料，有效的提高氧化铝陶瓷基片材料的固结程度，增加氧化铝陶瓷基片材料的机械性能，操作方便且快捷，提高成型加工的效率；
2、本发明通过在等静压成型模具内壁上利用石蜡对金属铜粉末进行涂抹操作，使得在对氧化铝陶瓷基片材料进行成型加工的过程中，通过等静压成型过程中产生的高温将石蜡溶化，此时可以在压力作用下将金属铜粉碎稳定且均匀的附着到氧化铝的表面上，实现对氧化铝陶瓷基片材料等压成型和覆铜的一起操作，并且在后期加温过程中，通过高温一方面可以实现氧化铝陶瓷基片材料的硬化，另一方面可以实现铜金属因高温氧化扩散到氧化铝陶瓷基片内部形成共晶熔体，提高氧化铝陶瓷基片材料的性能，有效的提高对氧化铝陶瓷基片材料的生产效率。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种氧化铝陶瓷基片材料等静压成型方法的流程图；
图2是本发明一种氧化铝陶瓷基片材料等静压成型方法中氧化铝粉末原料的预处理操作流程图；
图3是本发明一种氧化铝陶瓷基片材料等静压成型方法中氧化铝陶瓷基片进行高温处理操作流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例：如图1-3所示，一种氧化铝陶瓷基片材料等静压成型方法，包括以下步骤：
S1：原材料的准备，选择纯度为99.99％的氧化铝粉末作为基片原料和金属铜粉末；
其中，对于氧化铝粉末原料的预处理操作，包括以下的步骤：
S11：将纯度为99.99％的氧化铝粉末加注到搅拌设备内部；
S12：再向搅拌设备内部加注润滑剂硬脂酸和粘结剂聚乙烯醇，且润滑剂硬脂酸和粘结剂聚乙烯醇占总重量的2％；
S13：通过搅拌设备对氧化铝粉末进行搅拌操作，使得润滑剂硬脂酸和粘结剂聚乙烯醇充分的混合到氧化铝粉末内部；
S14：将充分混合后的氧化铝粉末倒出，并通过研磨设备进行研磨操作，使得氧化铝粉末的粉体粒度在1微米以下，完成对氧化铝粉末的预处理操作。
S2：氧化铝陶瓷基片等静压成型模具的设计和制作；
S3：在制作完成的等静压模具内壁上涂抹粘结剂，并将金属铜粉末涂抹在等静压模具内壁上，确保金属铜粉末与等静压模具内壁之间完全覆盖，采用的粘结剂为石蜡，因为在等静压加工的过程中，等静压模具内部温度会上升到90度，此时石蜡会在高温作用下溶化，减少对氧化铝等静压成型的影响，石蜡粘结剂可以直接的涂抹在等静压模具内壁上或者是在等静压模具内壁上铺设一层薄膜，然后在薄膜上进行石蜡粘结剂的涂抹，避免石蜡对等静压模具产生影响；
S4：待到金属铜粉末与等静压模具之间粘结牢固后，向等静压模具内腔加注指定量的氧化铝粉末，金属铜粉末在等静压模具内壁上的厚度在0.35微米至0.7微米的范围内，且需保证金属铜粉末与等静压模具之间的完全且均匀的涂抹操作，确保金属铜粉末的厚度具有一定的余量，避免因为外部因素对后期覆铜的影响，并将等静压模具封闭；
S5：将带有原材料的等静压模具置于等静压设备之中，对氧化铝实现等静压成型操作，采用的等静压介质为水，在对氧化铝粉末进行等静压操作的过程中的压力范围为500MPa；
S6：对氧化铝粉末成型完成后，将等静压模具从等静压设备之中取出，并将成型后的氧化铝陶瓷基片材料从等静压模具中取出，此时氧化铝陶瓷基片表明覆盖有一层金属铜粉末；
S7：对氧化铝陶瓷基片进行高温处理操作，使得金属铜粉末扩散到氧化铝陶瓷基片内部且使得氧化铝陶瓷基片硬化，完成对氧化铝陶瓷基片的加工操作；
其中，对于氧化铝陶瓷基片进行高温处理操作，包括以下步骤：
S71：将成型后的氧化铝陶瓷基片放置到加温设备之中，并向加温设备之中加注氮气；
S72：通过加温设备进行温度增加操作，当加温设备内部温度达到1350摄氏度后，停止进行加温，并保持加温设备内部压强为30兆帕，持续时间为10分钟；
S73：对加温设备进行降温处理，使得设备内部温度保持在1100摄氏度，持续时间为30分钟；
S74：关闭加温设备，取出氧化铝陶瓷基片材料，此时铜金属因高温氧化扩散到氧化铝陶瓷基片内部形成共晶熔体，完成对氧化铝陶瓷基片材料的覆铜和硬化加工操作。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种氧化铝陶瓷基片材料等静压成型方法，包括以下步骤，其特征在于：
S1：原材料的准备，选择纯度为99.99％的氧化铝粉末作为基片原料和金属铜粉末；
S2：氧化铝陶瓷基片等静压成型模具的设计和制作；
S3：在制作完成的等静压模具内壁上涂抹粘结剂，并将金属铜粉末涂抹在等静压模具内壁上，确保金属铜粉末与等静压模具内壁之间完全覆盖；
S4：待到金属铜粉末与等静压模具之间粘结牢固后，向等静压模具内腔加注指定量的氧化铝粉末，并将等静压模具封闭；
S5：将带有原材料的等静压模具置于等静压设备之中，对氧化铝实现等静压成型操作；
S6：对氧化铝粉末成型完成后，将等静压模具从等静压设备之中取出，并将成型后的氧化铝陶瓷基片材料从等静压模具中取出，此时氧化铝陶瓷基片表明覆盖有一层金属铜粉末；
S7：对氧化铝陶瓷基片进行高温处理操作，使得金属铜粉末扩散到氧化铝陶瓷基片内部且使得氧化铝陶瓷基片硬化，完成对氧化铝陶瓷基片的加工操作。
2.根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷基片材料等静压成型方法，其特征在于，所述步骤1中对于氧化铝粉末原料的预处理操作，包括以下的步骤：
S11：将纯度为99.99％的氧化铝粉末加注到搅拌设备内部；
S12：再向搅拌设备内部加注润滑剂硬脂酸和粘结剂聚乙烯醇，且润滑剂硬脂酸和粘结剂聚乙烯醇占总重量的2％；
S13：通过搅拌设备对氧化铝粉末进行搅拌操作，使得润滑剂硬脂酸和粘结剂聚乙烯醇充分的混合到氧化铝粉末内部；
S14：将充分混合后的氧化铝粉末倒出，并通过研磨设备进行研磨操作，使得氧化铝粉末的粉体粒度在1微米以下，完成对氧化铝粉末的预处理操作。
3.根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷基片材料等静压成型方法，其特征在于，所述步骤3中采用的粘结剂为石蜡，石蜡粘结剂可以直接的涂抹在等静压模具内壁上或者是在等静压模具内壁上铺设一层薄膜，然后在薄膜上进行石蜡粘结剂的涂抹。
4.根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷基片材料等静压成型方法，其特征在于，所述步骤4中金属铜粉末在等静压模具内壁上的厚度在0.35微米至0.7微米的范围内，且需保证金属铜粉末与等静压模具之间的完全且均匀的涂抹操作。
5.根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷基片材料等静压成型方法，其特征在于，所述步骤5中采用的等静压介质为水，在对氧化铝粉末进行等静压操作的过程中的压力范围为100-600MPa。
6.根据权利要求1所述的一种氧化铝陶瓷基片材料等静压成型方法，其特征在于，所述步骤7中对于氧化铝陶瓷基片进行高温处理操作，包括以下步骤：
S71：将成型后的氧化铝陶瓷基片放置到加温设备之中，并向加温设备之中加注氮气；
S72：通过加温设备进行温度增加操作，当加温设备内部温度达到1300-1350摄氏度后，停止进行加温，并保持加温设备内部压强为30兆帕，持续时间为10分钟；
S73：对加温设备进行降温处理，使得设备内部温度保持在1090-1100摄氏度，持续时间为30分钟；
S74：关闭加温设备，取出氧化铝陶瓷基片材料，此时铜金属因高温氧化扩散到氧化铝陶瓷基片内部形成共晶熔体，完成对氧化铝陶瓷基片材料的覆铜和硬化加工操作。
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