Al2O3凝膠注模成型及其燒結(jié)的研究.pdf

1、Al2O3基片價格低廉，強度、硬度、化學(xué)穩(wěn)定性和耐熱沖擊性能高，絕緣性和與金屬附著性良好，是目前電子行業(yè)中綜合性能較好、應(yīng)用最成熟的陶瓷材料，占陶瓷基片總量的90％。
　　 采用凝膠注模成型技術(shù)制備Al2O3陶瓷，主要研究:高分散穩(wěn)定性的Al2O3陶瓷懸浮液的制備工藝;單體丙烯酰胺（AM）與交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺(MBAM)對坯體強度和微觀組織的影響;燒結(jié)助劑和燒結(jié)工藝對Al2O3陶瓷相對密度、熱導(dǎo)率和顯微組織的影響。

2、主要結(jié)論如下:
　　 (1)分散劑加入量、pH值、固相體積分?jǐn)?shù)、球磨時間和離子強度均對Al2O3懸浮液的分散穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。當(dāng)分散劑聚丙烯酸銨(NH4PAA)加入量為0.8％、pH為9.5、固相體積分?jǐn)?shù)為50％、球磨時間為24h時，懸浮液的粘度和沉降高度達(dá)到最小值，分散穩(wěn)定性達(dá)到最佳。該條件下制備的懸浮液粘度為48.3mPa·s，可以滿足后續(xù)的凝膠注模成型工藝要求。
　　 (2)單體濃度、AM/MBAM比例和固相體積分?jǐn)?shù)

3、均改變Al2O3陶瓷坯體的抗彎強度和顯微組織。單體濃度較高、AM/MBAM比例較小時，坯體中三維網(wǎng)絡(luò)高分子的結(jié)構(gòu)比較緊密，坯體抗彎強度較大;固相體積分?jǐn)?shù)較大時，坯體中三維網(wǎng)絡(luò)高分子的分布密度降低，單位面積的粉體顆粒分布密度增大，坯體的抗彎強度下降。
　　 (3)燒結(jié)助劑CAS（溶膠凝膠法制備的CaO、Al2O3和SiO2混合粉體）、Y2O3和Pr6O11的加入量和燒結(jié)工藝對Al2O3陶瓷的相對密度和熱導(dǎo)率的影響較大。隨著燒結(jié)助劑

4、加入量的增加，相對密度和熱導(dǎo)率有所增加。加入量為1.5％時，Al2O3陶瓷的相對密度和熱導(dǎo)率基本達(dá)到最大值。純Al2O3陶瓷和分別添加CAS、Y2O3和Pr6O11燒結(jié)助劑的Al2O3陶瓷的相對密度和熱導(dǎo)率都隨燒結(jié)溫度的升高而逐漸增大，當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到1600℃后，相對密度的增大速率減慢。當(dāng)燒結(jié)溫度為1680℃時，相對密度和熱導(dǎo)率達(dá)到最大值，其中添加1.5％CAS燒結(jié)助劑的Al2O3陶瓷在1680℃時的相對密度和熱導(dǎo)率最大，分別為93％和

5、27.70W·m-1·K-1。純Al2O3陶瓷和分別添加3種燒結(jié)助劑的Al2O3陶瓷相對密度和熱導(dǎo)率都隨保溫時間的延長而增大，當(dāng)保溫時間為180min時，相對密度和熱導(dǎo)率達(dá)到最大值。當(dāng)保溫時間達(dá)到120min后，相對密度和熱導(dǎo)率的增大速率減小。
　　 (4)添加不同燒結(jié)助劑的Al2O3陶瓷的燒結(jié)機理不同。添加CAS燒結(jié)助劑的Al2O3陶瓷以液相燒結(jié)為主，添加Y2O3和Pr6O11稀土氧化物燒結(jié)助劑的Al2O3陶瓷以固相燒結(jié)為主。