一种陶瓷劈刀及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种陶瓷劈刀及其制备方法，属于陶瓷材料技术领域。本发明专利技术以陶瓷粉体和粘结剂为原料，将陶瓷粉体和粘结剂混炼得到喂料，将喂料进行注射成型后进行素烧，得到素烧坯体；将素烧坯体研磨后烧结，得到陶瓷劈刀。本发明专利技术通过控制素烧工序和烧结工序中的升温速率、温度及保温时间等工艺参数来调控坯体的尺寸收缩比，使坯体均匀致密，使制备出的劈刀具有高密度和高硬度的性能；本发明专利技术将研磨工序设置在素烧工序和烧结工序之间，通过控制素烧后坯体的尺寸收缩幅度，从而控制坯体的致密化程度，有利于提高陶瓷劈刀的研磨效率和整体的生产效率，降低研磨工艺中研磨砂轮的损耗。降低研磨工艺中研磨砂轮的损耗。降低研磨工艺中研磨砂轮的损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷劈刀及其制备方法


[0001]本专利技术涉及陶瓷材料
，尤其涉及一种陶瓷劈刀及其制备方法。

技术介绍

[0002]焊接陶瓷劈刀是一种具有垂直方向孔的轴对称的陶瓷工具，属于精密微结构陶瓷部件。焊接陶瓷劈刀是微电子加工领域在引线键合过程中使用的焊线工具，在封装技术中发挥了极其重要的作用。现有的陶瓷劈刀的制备工艺步骤为将陶瓷粉末和粘结剂进行混合制备得到喂料，将喂料注射成型为劈刀生坯，将劈刀生坯烧结致密，最后将致密化的劈刀研磨得到成品劈刀。但这样的制备方法因致密化的劈刀硬度和强度大，造成了研磨过程难度大，劈刀的研磨效率低和研磨砂轮的损耗严重。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处而提供一种高密度和高硬度的陶瓷劈刀及其制备方法，本专利技术将研磨工序设置在素烧工序和烧结工序之间，通过控制素烧后坯体的尺寸收缩幅度，从而控制坯体的致密化程度，有利于提高陶瓷劈刀的研磨效率，降低研磨工艺中研磨砂轮的损耗。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0005]第一方面，本专利技术提供的一种陶瓷劈刀的制备方法，包括如下步骤：
[0006](1)将陶瓷粉体和粘结剂混炼，得到喂料；
[0007](2)将步骤(1)喂料进行注射成型，得到成型坯体；
[0008](3)将步骤(2)所得成型坯体进行素烧，得到素烧坯体；
[0009](4)对步骤(3)所得素烧坯体进行研磨，将所述素烧坯体研磨至预定结构和尺寸，得到研磨后的素烧坯体；
[0010](5)将步骤(4)研磨后的素烧坯体进行烧结，得到陶瓷劈刀；
[0011]所述步骤(2)中成型坯体与所述步骤(3)中素烧坯体的尺寸比值为a1，a1满足以下条件：0.85≤a1≤0.95。
[0012]与现有技术相比，本专利技术将研磨工序设置在素烧工序和烧结工序之间，在素烧工序后，虽然坯体的尺寸有所收缩，但是尚未完全致密化，有利于降低研磨工艺中研磨砂轮的损耗，提高陶瓷劈刀的生产效率。
[0013]作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤(4)中研磨后的素烧坯体的尺寸为D2，所述步骤(5)中陶瓷劈刀的尺寸为D3，D3与D2的比值为a2，a1和a2满足以下条件：0.85≤a2≤0.95，0.78≤a1*a2≤0.85。
[0014]在本专利技术中，所述步骤(2)中成型坯体上测试部位的尺寸为D0，所述步骤(3)中素烧坯体上对应部位的尺寸为D1，a1为D1与D0的比值；所述步骤(4)中研磨后的素烧坯体上对应部位的尺寸为D2，所述步骤(5)中陶瓷劈刀上对应部位的尺寸为D3，a2为D3与D2的比值。
[0015]在本专利技术中，a1表示素烧后坯体的尺寸收缩比值，a2表示烧结后坯体的尺寸收缩
比。经研究发现，若a1和a2满足以下条件：a1＝0.85～0.95，a2＝0.85～0.95，a1*a2＝0.78～0.85，素烧后坯体的尺寸收缩的幅度适中，坯体未完全致密化，在素烧后对素烧坯体进行研磨，有利于降低研磨工序所用的研磨砂轮的损耗；研磨后通过烧结使坯体继续收缩，从而形成致密的劈刀成品。
[0016]作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤(1)中的喂料包括如下按重量百分比计的原料：粘结剂10
‑
20％、陶瓷粉体80
‑
90％；所述粘结剂选自聚丙烯、石蜡、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、硬脂酸中的至少一种；所述陶瓷粉体为氧化铝粉体、或氧化铝和氧化锆的复合粉体。
[0017]进一步优选的，所述步骤(1)中的喂料包括如下按重量百分比计的原料：粘结剂16％、陶瓷粉体84％。
[0018]作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤(1)中混炼的温度为175
‑
180℃，所述混炼的时间为4
‑
8h。
[0019]进一步优选的，所述步骤(1)中混炼的温度为178℃，所述混炼的时间为6h。
[0020]作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤(2)中注射成型的条件为：注射温度160
‑
190℃，注射速率70
‑
110mm/s，模温40
‑
70℃，保压压力20
‑
50MPa，保压时间1
‑
6s。
[0021]进一步优选的，所述步骤(2)中注射成型的条件为：注射温度175℃，注射速率90mm/s，模温为62℃，保压压力30MPa，保压时间3s。
[0022]作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤(3)中素烧的条件为：升温速率0.5
‑
10℃/min，素烧温度1200
‑
1350℃，保温时间1
‑
6h。
[0023]进一步优选的，所述步骤(3)中素烧的条件为：升温速率1
‑
8℃/min，素烧温度1250
‑
1300℃，保温时间2
‑
4h。
[0024]更进一步优选的，所述步骤(3)中素烧的条件为：升温速率5℃/min，素烧温度1280℃，保温时间3h。
[0025]经研究发现，素烧的工艺参数(素烧温度、升温速率及保温时间)对陶瓷劈刀的密度和硬度等性能产生重要的影响。在实施素烧工序时，需要将素烧温度、升温速率及保温时间等素烧工艺参数控制在适当的范围内，才能获得高硬度和高密度的陶瓷劈刀。
[0026]若素烧的温度过低(小于1200℃)，素烧后坯体的尺寸收缩过小(a1大于0.95)，从而使坯体的密度过小，强度变低，研磨过程产品容易损坏。
[0027]若素烧的温度过高(大于1350℃)，素烧后坯体的尺寸收缩过大(a1小于0.85)，坯体密度过大，硬度变大，导致研磨难度增加，同时素烧的温度过高，导致烧结时坯体晶粒活性降低，最终陶瓷劈刀产品的密度，硬度和强度性能均下降。
[0028]若素烧的保温时间过短(小于0.5h)，素烧后坯体的尺寸收缩过小(a1大于0.95)，从而使坯体的密度过小，强度变低，研磨过程产品容易损坏。
[0029]若素烧的保温时间过长(大于6h)，素烧后坯体的尺寸收缩过大(a1小于0.85)，坯体密度过大，硬度变大，导致研磨难度增加。
[0030]若素烧的升温速率过快(大于10℃/min)，炉内温度分布不均匀，温差较大，导致放置在烧结炉内不同位置的坯体收缩不一致。
[0031]若素烧的升温速率过慢(小于0.5℃/min)，坯体在高温段的保持时间延长，坯体收缩幅度大，硬度变高，导致研磨难度变大，另一方面降低生产效率。
[0032]作为本专利技术的优选实施方式，所述步骤(4)具体包括：将步骤(3)所得的素烧坯体依次进行外径研磨、长度研磨及锥面研磨。
[0033]所述外径研磨的条件为：研磨速率3000
‑
4000μm3/s，研磨时间800
‑
1000s；
[0034]所述长度研磨的条件为：研磨速率80000
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷劈刀的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将陶瓷粉体和粘结剂混炼，得到喂料；(2)将步骤(1)喂料进行注射成型，得到成型坯体；(3)将步骤(2)所得成型坯体进行素烧，得到素烧坯体；(4)对步骤(3)所得素烧坯体进行研磨，将所述素烧坯体研磨至预定结构和尺寸，得到研磨后的素烧坯体；(5)将步骤(4)研磨后的素烧坯体进行烧结，得到陶瓷劈刀；所述步骤(2)中成型坯体与所述步骤(3)中素烧坯体的尺寸比值为a1，a1满足以下条件：0.85≤a1≤0.95。2.如权利要求1所述的陶瓷劈刀的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中研磨后的素烧坯体与所述步骤(5)中陶瓷劈刀的尺寸比值为a2，a1和a2满足以下条件：0.85≤a2≤0.95，0.78≤a1*a2≤0.85。3.如权利要求1所述的陶瓷劈刀的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的喂料包括如下按重量百分比计的原料：粘结剂10
‑
20％、陶瓷粉体80
‑
90％；所述粘结剂选自聚丙烯、石蜡、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、硬脂酸中的至少一种；所述陶瓷粉体为氧化铝粉体、或氧化铝和氧化锆的复合粉体。4.如权利要求1所述的陶瓷劈刀的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中混炼的温度为175
‑
180℃，所述混炼的时间为4
‑
8h。5.如权利要求1所述的陶瓷劈刀的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中注射成型的条件为：注射温度160
‑
190℃，注射速率70
‑
110mm/s，模...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱基华，
申请(专利权)人：潮州三环集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：