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本发明公开了一种基于冷等静压的靶材成型压制方法,属于ITO靶材加工技术领域,该方法包括以下步骤:S1、ITO纳米粉的制备:在300℃以下的温度下,制得ITO纳米粉;S2、实心粉料的制备:将ITO纳米粉装入模具中,加压;然后从模具中取出ITO纳米粉,粉碎后过筛,形成ITO实心粉料;S3、ITO管状素坯的制备:将ITO实心粉料装入管状柔性模具中,经冷等静压制成ITO管状素坯;S4、ITO旋转靶材的制备:将ITO管状素坯放入氧气氛烧结炉中,通入氧气,保温烧结制成ITO旋转靶材。本发明解决了经冷等静压成型的ITO旋转靶素坯在成型、运输、加工等过程中容易出现开裂的问题。
申请日 |
2021.02.02 |
申请人 |
株洲火炬安泰新材料有限公司 |
地址 |
412000湖南省株洲市天元区天易科技城自主创业园一期A5栋 |
发明人 |
唐智勇 |
Int. Cl. |
C04B35/457(2006.01)I; C04B35/622(2006.01)I; C04B35/626(2006.01)I; B28B3/00(2006.01)I; B01J3/04(2006.01)I |
专利代理机构 |
长沙鑫泽信知识产权代理事务所(普通合伙)43247 |
代理人 |
刁飞 |
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陶瓷冷等静压成型技术
主要介绍等静压成型技术在特种陶瓷制备中的应用,包括陶瓷等静压成型的应用实例、模具和包套的设计、特殊形状陶瓷制品的成型实例,以及等静压成型中常见象足缺陷的对策等。
BN填充PTFE冷等静压压制烧结喷口工艺研究
采用一种新型的喷口压制工艺方式—冷等静压压制工艺,对BN填充的PTFE喷口性能进行了研究。试验证明,在同等压力下,冷等静压压制烧结的喷口比普通四柱式油压机压制烧结的喷口具有更多的优越性:①密度分布均匀,致密性高。②复合材料的绝缘性能优良,综合性能高。
通常所说的等静压成型就是指冷等静压成型(cold isostatic pressing,CIP),是利用流体(水, 油)作为传递介质来获得均匀静压力施加到材料上的一种方法。即利用液体介质的不可压缩性来均匀传递压力性,从各个方向进行加压,获得制品的成型方法。按其成型过程不同,可分为两种形式:湿袋式和干袋式。目前大量使用的主要是湿袋法。深圳方泰新材料技术有限公司方圆有度、安若泰山,是精密陶瓷行业标杆,主营:陶瓷柱塞、氮化硅陶瓷,按照需求定制,价格实惠,另外还生产氧化铝陶瓷和氧化锆陶瓷等,定制和咨询热线:0755-27826396.
1、
湿袋式等静压
湿袋式等静压技术是将造粒陶瓷粉或预先成型的坯体放入可变形的橡胶包套内,然后通过液体施加各向均匀的压力,当压制过程结束,再将装有坯体的橡胶包套从容器内取出,这是一种间断式成型方法。
这种技术成本相对成本较低,可成型中等复杂程度的部件,且压力可达500MPa,适用于小规模生产,但在一定时间内成型制品的数量较少,压坯尺寸和形状不以精准控,生产效率不高,不能连续进行大规模生产。
2、干袋式等静压
干袋式等静压是将陶瓷粉末批量地填入柔性预成型模具内,然后施以等静压,由于模具被固定在设备上,当压制完成后,成型制品被顶出,如示意图。
干袋式等静压成型周期短,模具使用寿命长,特别便于进行大规模连续化工业生产。使用的模具材料有聚氨酯合成橡胶或硅橡胶,相较于湿袋式等静压成型,干袋式等静压压力较低,一般在200MPa内。大家最熟悉的陶瓷火花塞目前就是用干袋式等静压成型,压制时间通常只有1~2S。
等静压成型的优点:
(1)压力从各个方向传递,压坯密度分布均匀,压坯强度高;
(2)素坯密度高,均匀缺陷少,烧成收缩比一般干压低;
(3)能压制具有凹形、细长件以及其他复杂形状的零件;
(4)摩擦损耗小,成型压力较低;
(5)模具成本低廉。
等静压成型的缺点: 压坯尺寸和形状不易精确控制,生产率较低,不易实现自动化;
应用:
(1)大型薄壁、高精度、高性能的氧化铝陶瓷天线罩及大型壁厚、形状复杂、带伞棱的97%氧化铝陶瓷高频端子绝缘瓷套采用湿式等静压技术。
(2)95%氧化铝陶瓷真空开关灭弧室“管壳”系列产品、氧化铝和氧化锆陶瓷柱塞,以及石油钻探用大尺寸氧化锆陶瓷缸套等采用等静压技术。
(3)高压钠灯用透明氧化铝陶瓷管、氧化铝火花塞普遍使用干袋式等静压技术。
冷等静压成塑有湿袋法和干袋法两种.相应地等静压机的结构也有所不同。
将粉末装入塑性袋,直接打入液体压力介质,和液体相接触.因此称湿袋法。这种方法可任意改变塑性包套的形状和尺寸.制品灵活性很大.适用于小规模生产。每次都要进行装袋、卸袋操作,生产效率不高,不能连续进行大规模生产。
橡皮袋首先放在缸内.工作时不取出,粉末装入另外的成型塑性袋后.放进加压橡皮袋内,与液体不相接触.因此称为干袋法。这种方法可连续操作,即把上盖打开.从料斗装料.然后盖好上盖加压成受.出料时.把上盖打开.通过底部的顶棒把压坯从上边顶出去。操作周期短,适用于成批生产.但产品规格受限制.因为加压塑性模不能经常更换。由于大量使用的主要是湿袋法.因此下面着重介绍湿袋冷等静压设备结构。
超高压容器是冷等静压技术的主要设备,是压制粉末或其他物品的工作室.必须要有足够的强度和可靠的密封性。容器缸体的结构.常采用螺纹式结构和框架式结构。 螺纹式结构:缸体是一个上边开口的坩埚状圆筒筒体,为了安全可靠.在外面常装加固钢箍(热套和钢筒).形成双层缸体结构。缸筒的上口用带螺纹的塞头连接和密封。这种结构制造起来较简单.但螺纹易损坏,安全可靠性较差.工作效率较低。为了操作方便.有的设计成开口螺纹结构,塞头装入后,旋转45',上端另有液压压紧装置。
框架式缸体结构:缸体为一个圆筒,用高强度钢制成.或用高强度钢丝带绕制,简体内的上、下塞是活动的,无螺纹连接。缸体的轴向力靠框架来承受。这佯,避免了螺纹结构的应力集中,工作起来安全可靠。对于缸体直径大、压力高的情况,更具有优越性,但投资较高。
向容器内注入高压液体.是通过高压泵以及相应的管道、阀门来实现的。高压泵有柱塞高压泵(一般由电机皮带轮带动曲轴推动柱塞做往复运动)、超高压倍增器(由大面积活塞缸推动小面积柱塞高压缸做往复式运动)等。
为了使等静压机高效率地工作,必须配备辅助设备。自动冷等静压机的辅助设备主要有开、闭缸盖移动框架.模具装卸.粉末充填振动,压坯脱模.压力侧量和操作系统等装置。
材质分类
金属靶材
镍靶Ni、钛靶Ti、锌靶Zn、铬靶Cr、镁靶Mg、铌靶Nb、锡靶Sn、铝靶Al、铟靶In、铁靶Fe、锆铝靶ZrAl、钛铝靶TiAl、锆靶Zr、铝硅靶AlSi、硅靶Si、铜靶Cu、钽靶Ta、锗靶Ge、银靶Ag、钴靶Co、金靶Au、钆靶Gd、镧靶La、钇靶Y、铈靶Ce、不锈钢靶、镍铬靶NiCr、铪靶Hf、钼靶Mo、铁镍靶FeNi、钨靶、W等。
陶瓷靶材
ITO靶、氧化镁靶、氧化铁靶、氮化硅靶、碳化硅靶、氮化钛靶、氧化铬靶、氧化锌靶、硫化锌靶、二氧化硅靶、一氧化硅靶、氧化铈靶、二氧化锆靶、五氧化二铌靶、二氧化钛靶、二氧化锆靶,、二氧化铪靶,二硼化钛靶,二硼化锆靶,三氧化钨靶,三氧化二铝靶五氧化二钽,五氧化二铌靶、氟化镁靶、氟化钇靶、硒化锌靶、氮化铝靶,氮化硅靶,氮化硼靶,氮化钛靶,碳化硅靶,铌酸锂靶、钛酸镨靶、钛酸钡靶、钛酸镧靶、氧化镍靶、溅射靶材等。
合金靶材
铁钴靶FeCo、铝硅靶AlSi、钛硅靶TiSi、铬硅靶CrSi、锌铝靶ZnAl、钛锌靶材TiZn、钛铝靶TiAl、钛锆靶TiZr、钛硅靶TiSi、钛镍靶TiNi、镍铬靶NiCr、镍铝靶NiAl、镍钒靶NiV、镍铁靶NiFe等。