精密氧化鋁結構陶瓷用原料的挑選要點

因應小型化,高頻化,結構複雜化,加工細緻化,高絕緣阻抗等需求,如何挑選合適氧化鋁原料?有以下要點 :

1.結晶相 : 過往的結構陶瓷要求,可以使用較便宜的氫氧化鋁或是過渡相氧化鋁,以節省成本.而氫氧化鋁或是過渡相氧化鋁,在加熱過程的收縮變化較大(因為除了燒結收縮外,還有結晶水去除的收縮,及結晶相改變的收縮),針對尺寸要求較高的氧化鋁結構陶瓷,這樣的收縮變化太大,已不符使用,因此以α相氧化鋁作原料是較佳的選擇。

2.粒徑 : 現在的結構陶瓷原料粒徑多以2~10um居多,這樣的粒徑針對尺寸較小或是表面粗糙度要求較高的產品來說,似乎來得太大。因此這類需求的產品,要求較小粒徑的原料。而使用太細的粉,又會有成本高,不易分散的問題,因此選擇粒徑0.5~1um的氧化鋁粉,是較為恰當的。

3.金屬含量控制 : 氧化鋁是由鋁土礦提煉而來,金屬含量很高,如果沒有經過特殊酸洗等處理制程,會讓氧化鋁原料有較低的絕緣阻抗。因此在選擇氧化鋁原料時,除了需注意純度外,金屬含量也是不可忽略的。

4.粉體的特殊處理:氧化鋁結構陶瓷有極高的硬度與強度,而他的易脆是加工廠頭痛的問題。如果粉體有經過特殊處理(添加劑/表面處理…),在不影響他的硬度與強度下,又能有易加工性,會是加工廠在挑選原料時很好的選擇。

5.粉體的均勻性與再現性:大面積的結構陶瓷,或是乳白色的氧化鋁陶瓷,對顏色的均勻性與再現性,是相當看重的。這部分粉體的均勻性與再現性,扮演很主要的角色。粉體廠必須掌控添加劑的種類與含量,才能讓燒後的陶瓷,沒有顏色不均或是批次顏色不同的問題。

一般來說,若是粉能夠有合適的配方,好的粒徑分布,低的含水率,適當的添加劑/表面處理,就可以讓燒結中不易產生內部裂痕,有生產的高加工良率,高再現性,這點是選擇粉體廠(制程/開發能力與品質管理)很重要的關鍵。

台灣還有許多傳統陶瓷燒結的廠商,正面臨轉型的問題。可以試著選擇合適的粉體,讓後續加工的成本降低,或是進階到精緻的陶瓷製品生產,讓公司可以永續的維持下去。