Будучи композитним матеріалом, який поєднує високу твердість і стійкість до високих-температур кераміки з чудовою в’язкістю металів, металізований глинозем має фундаментальну основну логіку процесу виробництва, дуже подібну до традиційної кераміки. Повний процес виглядає наступним чином: керамічний порошок, металевий порошок і зв’язувальний → змішування → гранулювання → формування → видалення зв’язуючого → зменшення попереднього спікання → спікання → механічна обробка → перевірка → готовий продукт. Кожен етап у цьому технологічному ланцюжку безпосередньо впливає на кінцеві характеристики металізованих керамічних компонентів. Розуміння механізмів взаємодії між цими різними операціями є необхідною умовою для досягнення надійного виробництва цих компонентів.
Відбір і підготовка сировини
Завдяки чудовій змочуваності металами карбіди часто використовуються як основна керамічна сировина у виробництві металізованої глиноземної кераміки для склеювання. Карбідні порошки можна синтезувати різними шляхами: відновною науглерожуванням оксидів металів; газо-реакції твердого тіла за участю оксидів металів, металів і вуглеводнів; і газофазові-реакції між галогенідами металів і вуглеводнями. При одержанні металевих порошків, навпаки, можуть використовуватися технічні способи, такі як відновлення солей металів, карбонільний метод, електроліз або атомізація розплавлених металів. У контексті виробництва металізованої кераміки чистота сировини має першочергове значення. Щоб звести до мінімуму забруднення домішками, під час процесу періодичного змішування зазвичай використовуються кульові млини, футеровані відповідним керамічним матеріалом-разом із твердими-меленими кулями-. Останніми роками впровадження високо{10}}ефективного подрібнювального обладнання-такого як млини з мішалкою та високо{12}}вібраційні млини-значно підвищили як однорідність порошкових матеріалів, так і загальну ефективність виробництва.
Процеси гранулювання та формування
Коли суспензію гранулюють за допомогою розпилювальної сушки, у результаті виходять сферичні гранули змішаного-матеріалу з чудовою сипучістю та рівномірним розподілом частинок за розміром; це критично важливий фактор для забезпечення постійної щільності упаковки на наступному етапі пресування та формування. Напів-сухе пресування є найпоширенішим технічним підходом для формування необробленого тіла керамічних продуктів металізації, що характеризується високою ефективністю виробництва та відмінною консистенцією розмірів. Для великомасштабних або геометрично складних виробів холодне ізостатичне пресування забезпечує більш рівномірний та ізотропний розподіл щільності, тим самим зменшуючи ризик деформації під час спікання. Незалежно від конкретного використовуваного методу формування, однорідність щільності необробленого тіла є основною передумовою для успішного виконання подальшого процесу спікання.
Видалення сполучного та зменшення попереднього{0}}спекання
Сполучна речовина (як правило, органічний полімер) повинна бути повністю вилучена перед спіканням; інакше він розкладатиметься та утворюватиме газ за високих температур, що призведе до тріщин або дефектів пористості в зеленому тілі. Етап видалення сполучного зазвичай проводиться при відносно низьких температурах, використовуючи повільну швидкість нагрівання та достатній потік повітря для видалення продуктів розкладання. За цим слідує стадія відновлення перед-спіканням: поверхневі оксиди на частинках порошку відновлюються відновною атмосферою-такою як водень або дисоційований аміак-і між-починають зв’язки між-частинками (відзначаючи початок дифузії в твердому-фазі), тоді як невелика кількість керамічної фази розчиняється в металевій фазі. На цьому етапі межа з’єднання кераміки-з-металом починає набувати попередньої форми; незважаючи на те, що необроблений корпус зазнає лише мінімальної усадки, він набуває достатньої механічної міцності для полегшення подальшого транспортування та завантаження в піч.
Три{0}}етапна еволюція процесу спікання
Спікання є основою всього виробничого процесу, і його можна розділити на три етапи: попереднє спікання, спікання та охолодження. Етап попереднього{2}}спікання в першу чергу включає усунення зв’язуючих речовин і відновлення оксидів. Після входу в стадію спікання, коли температура підвищується, розчинність керамічної фази в металевій фазі збільшується, і починає виділятися рідка фаза. З подальшим підвищенням температури кількість кераміки, розчиненої в рідкій фазі, продовжує збільшуватися-, що призводить до зростання об’єму рідкої фази-, а зелене тіло зазнає швидкої усадки та ущільнення. Під час цього процесу мікроструктура металізованої кераміки змінюється із суміші дискретних керамічних і металевих частинок у структуру, де керамічні частинки інкапсульовані фазою рідкого металу, зрештою утворюючи суцільну мережу після охолодження. Етап охолодження вимагає точного контролю над швидкістю охолодження, щоб запобігти розтріскування, викликане термічним навантаженням.
Пост-обробка та остаточна перевірка
Спечені металокерамічні заготовки зазвичай вимагають точної механічної обробки, щоб відповідати кінцевим параметрам допуску на розміри та геометричні параметри. Через високу твердість і притаманну металокераміці крихкість в операціях механічної обробки переважно використовують алмазні шліфувальні круги для шліфування або притирки. Для деталей високої чистоти з удосконаленої металізації на основі оксиду алюмінію, призначених для паяння або з’єднання з металевими компонентами, поверхня після-спікання може вимагати обробки вторинною металізацією або покриттям для покращення паяльності. Остаточний етап перевірки включає перевірку розмірів, не-руйнівне випробування (таке як рентгенівське або ультразвукове дослідження внутрішніх дефектів), металографічний аналіз і випробування механічних або електричних характеристик.
Інші допоміжні методи виробництва
Окрім вищезгаданих основних процесів, існує кілька спеціалізованих методів виробництва метал-кераміки, які підходять для певних застосувань. Метод інфільтрації металу передбачає розміщення пористої керамічної заготовки в розплавлений метал, використання капілярних сил для втягування металу в пори кераміки, утворюючи таким чином щільну композитну структуру. Метод механічного перемішування передбачає диспергування та рівномірне введення керамічного порошку в розплавлений метал за допомогою високо-перемішування; ця методика особливо підходить для сценаріїв, де металева фаза становить відносно велику частку матеріалу. Метод просочення включає спочатку виготовлення пористого металевого скелета, який потім занурюють у керамічний розчин; після сушіння та спікання кераміка заповнює пори всередині металевого скелета. Крім того, для металізованих керамічних виробів існують методи, які передбачають спочатку розм’якшення металевої фази за допомогою гарячого пресування, а потім безпосереднє формування її-за допомогою екструзії-у бажану трубчасту або стрижневу форму.
Ключові контрольні точки в управлінні процесами
У реальному виробництві якість виробництва металізованої кераміки з оксиду алюмінію залежить від кількох критичних контрольних точок: по-перше, розмір часток, чистота та розподіл часток сирого порошку за розміром безпосередньо впливають на активність спікання та кінцеву щільність. По-друге, однорідність порошкової суміші має важливе значення для запобігання локальної композиційної сегрегації, яка може призвести до непостійних властивостей матеріалу. По-третє, оптимізація профілю вигоряння в’яжучого має вирішальне значення для запобігання розтріскування або забруднення залишковим вуглецем. По-четверте, необхідна точна координація температури спікання, часу витримки та атмосфери печі. По-п’яте, необхідний контроль швидкості охолодження, щоб уникнути мікро-тріщин, спричинених напругами фазового перетворення або термічними напругами. Тільки шляхом систематичного контролю процесу, спрямованого на ці ключові моменти, можна постійно виробляти металізовані керамічні компоненти, які відповідають суворим вимогам електротехнічної, електронної та аерокосмічної промисловості.
Якщо ви зараз розробляєте або виробляєтеметалізована керамікадля електричних застосувань і потребують підтримки з оптимізацією процесу, ми можемо надати оцінку параметрів, починаючи від вибору сирого порошку до самого процесу спікання. Ми запрошуємо вас поділитися деталями щодо вашої конкретної матеріальної системи та цілей ефективності; потім ми надамо індивідуальні рекомендації, щоб допомогти вам.
зв'яжіться з нами
