高导热氮化铝陶瓷的粉末注射成形技术

氮化铝(AlN)陶瓷具有热导率高、热膨胀系数低、电阻率高等特性以及良好的力学性能,被认为是新一代高性能陶瓷基片和封装的首选材料,为了满足微电子技术发展对微型复杂形状高导热陶瓷零部件用量日益增加的需求,该文作者研究利用粉末注射成形技术制备高导热AlN陶瓷零部件.该技术以AlN粉末为原料,加入5%Y2O3为烧结助剂;选用蜡基粘结剂体系(PW+PP+SA),确定粉末装载量为62%(体积分数),注射温度为160～170℃,注射压力为90～100 MPa;采用溶剂脱脂+热脱脂工艺脱脂;在1850℃流动氮气氛中烧结.所制备出的AIN陶瓷热导率达232.4 W/(m·K).     

稀土掺杂注射成形AlN陶瓷的结构与性能

以自蔓延法合成的AlN粉末为原料,加入5%Y2O3为烧结助剂,选用PW∶PP∶SA=60∶35∶5的粘结剂体系,以注射成形的方法制备了具有高热导率的、形状复杂的AlN陶瓷制品。脱脂采用溶剂脱脂与真空热脱脂相结合的工艺,脱脂后的坯体在高温碳管炉中流动N2气氛下进行烧结。利用XRD进行物相分析,SEM观察断口形貌,排水法测烧结试样的密度,激光闪光法测烧结试样的热导率。结果表明:当烧结温度在1850℃,保温4 h,得到致密度为3.28 g.cm-3,热导率为200 W.m-1.K-1的AlN陶瓷制品。AlN中的晶界第二相主要为Al2Y4O9。     

BN含量对注射成形AlN-BN复相陶瓷性能和组织的影响

采用粉末注射成形和无压烧结相结合的工艺制备AlN-BN复相陶瓷,讨论了AlN-BN混合料的流变性能以及BN含量对复相陶瓷热导率、硬度以及显微组织的影响.研究结果表明,AlN-BN混合料具有良好的流动性和较小的温度敏感性,适宜陶瓷注射成形.复相陶瓷的热导率、致密度以及硬度随着BN含量增加而降低,主要是由于BN本身具有较低的硬度和热导率以及在烧结过程中形成特殊的卡片房式结构阻碍了AlN烧结致密化造成的.综合考虑热导率和可加工性能的要求,最佳的BN质量分数在10%~15%之间,所制备的复相陶瓷的热导率大于120W·m^-1·K^-1,硬度低于HRA80,致密度大于90%.     

注射成形AIN-Y2O3陶瓷的结构与性能

采用粉末注射成形方法制备了具有高导热性能的AIN陶瓷导热材料,研究了烧结温度对注射成形AIN陶瓷致密化的影响,及不同Y2O3含量对注射成形AIN陶瓷的晶界第二相、热导率和显微结构的影响.结果表明:在本实验条件下,当烧结温度在1850℃时,AIN的相对密度达到99.5%;Y2O3的添加量对AIN的晶界第二相的影响和传统AIN制备工艺中有较大的不同,在Y2O3含量为3%(质量分数,下同)时有多余的Y2O3成为晶界相,这主要是注射成形工艺中引入大量的残碳造成的.AIN晶界第二相的组成和分布对其热导性能有很大的影响,注射成形AIN陶瓷工艺中影响AIN热导率的关键因素是晶界第二相的分布和氧离子是否扩散进入晶格中.当Y2O3添加量为5%时,AIN中的晶界第二相主要为YN和Y2O3,样品具有最高的热导率167.5 W(m·K).     

当代金属注射成形技术

简要阐述了金属注射成形(MIM)产业的发展状况,并且从MIM粉末的生产方法和MIM各种主要代表性工艺两方面分析了影响21世纪MIM产业发展的两个主要技术因素。     

金属粉末微注射成形技术的发展

本文综述了金属粉末微注射成形技术(Micro MIM)的基本概念、特征、优势,简要叙述了Micro MIM技术的最新动态,包括Micro MIM的工艺特点,各工序的技术、设备等要求,数值模拟,研究现状,应用领域等。     

Ni-Al_2O_3粉末注射成形喂料的流变学研究

采用HAAKE Poly Lab QC转矩流变仪的密炼模块,制备了粉末装载量为55%(体积分数),粘结剂配方(质量分数)为60%石蜡+35%低密度聚乙烯+5%硬脂酸的不同Ni含量的Ni-Al_2O_3喂料,并在130℃、140℃、150℃条件下通过MLW-400型毛细管流变仪对其进行黏度测定,通过MATLAB曲线拟合、回归参数的方法确定了喂料的幂率指数与黏流活化能。结果表明:Ni含量的变化对幂率指数n影响较小,说明粘结剂配方合理,喂料的均匀性好;但是随着Ni含量的增加,喂料对温度的敏感性增强。实验结果为粉末注射成形制备Ni-Al_2O_3复合材料提供了流变学参考,从而为研究不同Ni含量对Al_2O_3陶瓷性能的影响奠定基础。     

氧化锆陶瓷注射成形的喂料流变性能研究

采用表面改性前后的两种ZrO_2陶瓷粉末作原料,选用自制的蜡基粘结剂体系制成注射成形喂料,通过毛细管流变仪测定喂料的流变性能,并对改性前后的ZrO_2陶瓷注射成形喂料的流变学性能进行了分析.结果表明:经过改性后的喂料粘度降低,即使提高装载量也能保证较小的粘度.改性前后的四种喂料均符合假塑性流变行为,而经过改性的装载量为53%的喂料,它的E值最小,为22.85kJ/mol,在不同温度下的n值对比,该喂料的n值最大,即可看出该喂料的粘度对剪切速率和温度的敏感性较低,而喂料的均匀性和稳定性较好,更适合注射成形.     

微粉末注射成形

微粉末注射成形技术能够生产具有精密微细结构的零件,并使低成本大规模生产得以实现,通过这种技术有望满足微机电系统(MEMS)所需零部件的要求.本文通过研究微型齿轮结构的粉末注射成形工艺过程,得出较为合理的工艺参数.结果显示,以羰基铁粉为原料成形微型齿轮效果良好,无缺陷的注射坯可以成功地实现脱脂和烧结.     

Fe-2Ni金属注射成形工艺研究

采用金属粉末注射成形工艺(MIM)制备Fe-2Ni合金。选择了5种石蜡基粘结剂,结果表明,由多组元聚合物组成的粘结剂注射成形性能好,热脱脂后无缺陷,样品形状保持完整。列举最佳工艺参数及烧结合金的机械性能。     

一种适合于AlN陶瓷注射成形的蜡基粘结剂

研究开发了一种适合于AlN陶瓷注射成形的蜡基多聚合物粘结剂.通过理论计算分析了所用粘结剂组元的热力学相容性.利用毛细管流变仪测量了喂料的流变性能.结果研究表明,当粉末装载量为61％(体积分数)时,该粘结剂体系和粉末能够均匀顺利地混合,此时喂料的流变因子为0.7～0.76(150℃),呈现典型的假塑性流体特征并具有良好的注射性能;喂料有一定的温敏性,但是对注射压力的变化不敏感,最佳注射温度在150～160℃之间.采用热重分析方法研究了粘结剂的热分解行为,有效地指导了脱脂工艺的设计,并通过考察不同温度下的脱脂形貌,研究了脱脂工艺的合理性.实验表明,该多聚合物粘结剂在脱脂过程中能够起到优良的形状维持作用,对于厚度为8mm的AlN零件来说,脱脂总时间为60h左右.因此,该粘结剂体系是一种性能优异、适合于AlN陶瓷注射成形的粘结剂.     

还原铜粉之注射成形

平均粒度约10μm的微细还原铜粉因不规则粉末形态及残留有较高的氧含量，而不易以注射成形工艺来制备高性能产品。本研究发现，采用具较多量之主干高分子为基础的多元粘结剂能克服不规则粉末形态所导致之严重粉末间之磨擦，而将这种微细还原铜粉顺利的注射成形。烧结时，若能在烧结孔洞封闭之前将粉末中的残留氧化物有效的予以还原，如在低于900℃之温度下给予适当保温，则注射成形组件之烧结密度可高达95％理论密度。在此条件下，注射成形组件的导电率可达纯铜导电率的80％以上。     

注射成形钛零件的研究

金属粉末注射成形(MIM)是一种极具竞争潜力的钛零件低成本近终形规模制造技术,控制氧、碳污染和收缩畸变是工艺过程的关键。通过不同种类钛粉的组合,可调整体系的粉末形状和粒度组成,降低初始氧含量,改善注射、脱粘和烧结过程的工艺特性;优先选择可通过溶解、蒸发和低温裂解去除的有机粘结剂;溶剂萃取,高真空和高纯、低露点Ar气有利于高效低污染脱粘,脱粘终点为0.16%~0.20%C;增加相对密度有利于提高强度,降低氧、碳污染程度可显著加大伸长率,而烧结过程中的温度和真空度是主要因素;MIM-Ti的基本力学性能与I/M-Ti 3~4级相当,尺寸精度可控制在±(0.18~0.20)%。     

热分解碳对注射成形钼合金性能和显微组织的影响

采用粉末注射成形方法制备Mo-Ti-Zr合金,研究热分解碳对钼合金性能和组织的影响.研究结果表明,碳含量少时,合金密度提高,并且碳可形成细小弥散的第二相粒子,使得合金性能得到强化;碳含量较高时,容易与钼基体及添加元素反应形成脆性的第二相颗粒,这些第二相颗粒在拉应力作用下发生断裂,加上注射试样本身存在较多的孔洞,容易成为...     

粉末注射成形在永磁材料中的应用

讨论了粉末注射成形在粘结磁体生产中的应用和烧结磁体研究开发的现状。介绍了注射成形用磁粉的多种制造方法,常用注射成形粘结磁体和杂合磁体的基本性能及应用。分析了影响注射成形磁体性能的技术关键。指出了粉末注射成形在生产低成本、高精度、高性能磁体的技术优势。     

硬质合金注射成形技术研究进展

近年来,粉末注射成形技术作为一种先进的成形方法受到广泛的关注,得到了迅速的发展.本文综述了粉末注射成形技术的工艺特点、技术现状以及在硬质合金异型产品制备中的应用,并对硬质合金注射成形技术的发展方向和前景进行了展望.