一种氧化铝陶瓷散热基片的制备方法

阎学秀, 许鸿林, 陈亚明, 范荣亮

2003年5月7日

2002年10月24日

2002年10月24日

上海利浦电子陶瓷厂

C04B35/622GK1415579SQ0213760

基片 散热 氧化铝 陶瓷

1.一种氧化铝陶瓷基片的制备方法，以氧化铝粉末为基本原料，添加相关辅料，组成混合粉料，其特征在于工艺流程如下(1)粉碎采用球磨法，将混合粉料按料∶球∶水＝(1.5-1.8)∶(1.8-2.2)∶1的重量配比，置于密闭的圆柱形滚筒内，球磨48-56小时，使混合粉料颗粒破裂成细小粉粒；(2)烘干经球磨粉碎的粉料烘干，80-100目的筛网过筛；(3)粗碾将混合粉料与粘结剂和溶剂混合成团粒，置于两轧辊机之间进行混练，使粉料、粘结剂和溶剂充分混合均匀，伴随吹风和预加热，使溶剂挥发，形成较厚的坯片；(4)精碾将坯片置于轧辊机上，连续数次拉薄，直到膜厚为0.72±0.02mm；(5)冲片根据实际产品要求，利用模具，冲制出不同规格的品种，抹去冲制坯片表面及四周的瓷渣；(6)烧成从室温升温，直至950-960℃，到烧成温度，保温1-2小时，然后冷却2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于混合粉料的重量配比如下氧化铝 85-90％，二氧化硅 1.5-2.5％，滑石粉 3-5％，粘土 6-8％，总量满足100％3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于粗碾时，粘结剂的组份重量配比如下聚二烯醇 14-17％，乙二醇 1.2-1.5％，甘油 8-12％，水 65-75％，酒精 4.5-5.5，总量满足100％4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于粉料与粘结剂的重量配比如下新料45.5-49％回收料 38-41％，粘结剂 10-16％，总量满足100％

本发明属陶瓷材料技术领域，具体涉及一种氧化铝陶瓷散热基片的制备方法本发明提出的氧化铝陶瓷基片的制备方法，是以多次轧膜法为基础的改进，它以氧化铝(Al2O3)粉末为基本材料，添加相关辅料，组成混合粉料，具体工艺流程如下1、粉碎采用球磨法，将混合粉料按料∶球∶水＝(1.5-1.8)∶(1.8-2.2)∶1的重量配比，置于密闭的圆柱形滚筒内，球磨48-56小时，使混合粉料颗粒破裂成细小粉粒；2、烘干经球磨粉碎的粉料烘干，80-100目的筛网过筛；3、粗碾将混合粉料与粘结剂和溶剂混合成团粒，置于两轧辊机之间进行混练，使粉料、粘结剂和溶剂充分混合均匀，伴随吹风和预加热，使溶剂挥发，形成较厚的坯片；4、精碾将坯片再置于轧辊机上，连续数次拉薄，直到所需厚度尺寸一般膜的厚度为0.72±0.02mm；5、冲片根据实际产品要求，利用模具，冲制出不同规格的品利，抹去冲制坯片表面及四周的瓷渣；6、烧成从室温升温，直至950-960℃，到烧成温度(1600-1750℃)，保温1-2小时，然后冷却其中，升温至300℃左右，是坯体干燥，排除机械混合水和吸附水；300-900℃时，主要是排除结构水，碱土金属盐类的分解，有机物、无机物等的氧化；高温阶段950-960℃至烧成温度，上述氧化、分解反应继续，形成液相，固相溶解形成新的晶相和晶相长大此时，坯的气孔率迅速降低，而且急剧收缩，强度、硬度增大坯体由淡黄(或红)清灰变白，出现光泽，有半透明感；按产品的不同要求，选择冷却方式对上述烧成的瓷片，再根据要求经过磨床磨削加工，然后分检、包装本发明方法中，混合粉料的重量配比如下氧化铝(Al2O3) 85-90％，二氧化硅(SiO2) 1.5-2.5％，滑石粉 3-5％，粘土6-8％，总量满足100％本发明方法中，粗碾时粘结剂和溶剂合适的组份重量配比如下聚二烯醇14-17％，乙二醇 1.2-1.5％，甘油8-12％，水 65-75％，酒精4.5-5.5，总量满足100％而粉料与粘结剂用量(重量)配比如下新料 45.5-49％回收料 38-41％，粘结剂 10-16％，总量满足100％本发明方法中，为了改善陶瓷的物理性能，在混合粉料中还可加入微量元素氧化镉、氧化钽、氧化铌等研究表明，加入这些成份有利于活化晶相物质，并可进一步降低烧结温度本发明方法工艺稳定、质量可靠，产品适用性广，而且设备投资少、产品成本低1、球磨采用湿磨法，将混合粉料按料、球、水＝1.7∶2∶1的比例置于一密闭的圆柱形滚筒内，然后沿着轴水平滚动，转速控制在60-65转/分，使陶瓷颗粒在磨球和磨球之间或磨球与容器壁之间摩擦运动，而破裂成较小的颗粒球磨48---56小时2、将球磨后的粉料烘干，再过80目的筛网，制得氧化铝陶瓷粉料，备下道工序用3、粗碾，将氧化铝粉料与粘结剂(如聚乙烯醇)和水，按照一定的比例混合成团粒置于两轧辊机之间进行混练，使粉料粘合剂和溶剂等充分混合均匀，伴随着吹风和预加热，使溶剂逐步挥发，形成一层厚膜坯片由于轧辊的工作方式，使坯料只在厚度方向受到碾压，在宽度方向缺乏足够的压力因而对胶体分子和粉粒都具有一定的方向性，使坯体的机械强度与致密度都具有各向异性使坯片容易从纵向撕裂，烧结时横向收缩较大，故在滚轧过程中，必须不断将坯片倒向，否则不能将各向异性减到最小4、精碾将粗碾的坯片经检验无凹坑、花纹、气泡、划痕、光洁后坯片微凉后再置于轧辊机上，经过连续几道拉薄直到所需尺寸，厚度控制在0.72MM±0.02MM的范围，将轧好的坯片保持一定的湿度环境下，防止干燥脆化，以利于下一步道工序使用5、冲片根据生产要求冲制不同的规格品种，尺寸由膜具保证，试冲产品首检合格后方可批量冲制，将冲出的生片人工进行抹去坯片表面及四周的瓷渣，并剔除掉缺损、凹坑、凸点片，回收使用将抹灰后合格的生坯片，整齐放好，备排胶用6、烧成是通过高温处理，使坯体发生一系列物理化学变化，形成预期的矿物组成和显微结构，从而达到固定外形并获得所要求的性能的工序烧成过程分为五阶段坯体干燥、制品、升温、保温(在最高温度下保温)烧结、冷却坯体干燥时机械混合水和吸附水的排除在坯体干燥温度(300℃)下，坯体中粘土质可塑物料愈多，干燥的进行愈加困难(容易开列，变形等缺陷，以致造成废品)在300-900℃排除结构水、有机物、碳和无机物等的氧化、碳酸盐、硫化物等的分解晶型转变等高温阶段950℃-烧成温度1600-1750℃，上述氧化、分解反应的继续形成液相，固相溶解形成新的晶相和晶相长大此时的特点是坯的气孔率迅速降低，而且急剧收缩，强度、硬度增大，坯体由淡黄(或红)清灰变白，坯体现出光泽并具半透明感和较高机械强度接着坯体冷却，根据需要采用不同的冷却方式，以达到生产产品的目的7、磨床将烧结出的产品经复平后分检出达标产品，方可进入下道工序一磨前产品的要求将压烧后的瓷片，按规定数量装在平面磨床台面上，在挡铁与被磨瓷片间垫上2片废瓷片，并用挡铁夹紧用粗磨精磨砂轮对瓷片进行磨削加工，达到规定的尺寸、公差-0.05mm要求粗磨进刀量≤0.02mm，精磨进刀量≤0.01mm，改片进刀量≤0.05mm尺寸磨到后进行自检外形尺寸、缺损率，检查位置工作台左、中、右、前面、中间、后面各一片，并填写磨后检验流程单取下磨好瓷片进行清水冲洗、酸洗、清水冲洗烘干，再煅烧排酸8、将煅烧排酸后产品经分检出无凸点、闭口气孔、色斑、暗斑、凹坑、缺损、缺角、划痕、波纹以及光洁度好的产品包装发运本实施例中，混合料的组份配方如下Al2O387％，SiO22％，滑石粉4％，粘土7％此外还加微量氧化镉粗碾中粘结剂的配比为 粉料与粘结剂的配比为 经过上述工艺制得的氧化铝陶散热瓷基片达到下述指标 表1氧化铝陶瓷基片机电物理指标