一种高纯氧化铝陶瓷方形导轨的成型工艺

技术领域

本发明涉及一种陶瓷产品加工技术，更具体地说，它涉及一种高纯氧化铝陶瓷方形导轨的成型工艺。

背景技术

目前，对于半导体行业来说，半导体设备的优劣直接决定了产品的好坏。在半导体制备过程中会涉及到刻蚀与沉积工序，分别对应有刻蚀和沉积的设备。由于刻蚀和沉积过程中都会有高腐蚀性气体参与，因此对于设备内腔、与气体直接接触的部位需要具有抗腐蚀性。方形导轨即为该设备内腔里的一个不可或缺的部件。大尺寸轨道产品的特点主要有两点：产品尺寸大、壁厚薄和产品为方形结构。

目前国内普遍的方形轨道做法是制成实心板材材料，对实心板材材料进行机械加工，陶瓷板材的维氏硬度达到18GPa，刀具只能通过磨削的方式去加工，想要达到使用的尺寸形状，对于制备的难度非常大，需要使用高精密设备及订购治具装夹，且加工时间很长，需要上百个小时以上。综上所述，现有的技术很难实现大尺寸方形轨道的低成本加工。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供了一种高纯氧化铝陶瓷方形导轨的成型工艺，它能实现大尺寸方形导轨的制备，有利于降低制备成本，制备过程中方形导轨的变形误差小，制得的方形导轨气孔率和气密性好。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种高纯氧化铝陶瓷方形导轨的成型工艺，包括以下步骤：

S1，将氧化铝陶瓷粉体填入干压模具中；

S2，采用压力机对干压模具内的氧化铝陶瓷粉体施压，使氧化铝陶瓷粉体按照模腔形状成型成方形导轨的毛坯件；

S3，在毛坯件表面上包裹密封膜进行密封；

S4，将密封好的毛坯件装入冷等静压容器中，对毛坯件均匀加压并保压；

S5，取出毛坯件，脱去保护膜，得到方形导轨。

方形导轨制备时，先在干压模具内对氧化铝陶瓷粉体进行压制，从而得到方形导轨样子的毛坯件，不需要进行机械加工即可得到方形导轨毛坯件。之后将毛坯件包裹密封后进行冷等静压加工，冷等静压加工后使得氧化铝陶瓷粉体中的空隙变小甚至消失，高压下，氧化铝陶瓷粉体稍微破碎，密度得以增加，强度增强，最终形成可以处理、加工和烧结的“生坯”零件，使制得的方形导轨气孔率和气密性好。

本专利申请的这种高纯氧化铝陶瓷方形导轨的成型工艺能实现大尺寸方形导轨的制备，有利于降低制备成本，制备过程中方形导轨的变形误差小，制得的方形导轨气孔率和气密性好。

作为优选，S1中氧化铝陶瓷粉体粒度D50为0 .4μm-0.6μm，BET比表面积为6.5m

选用颗粒大小合适的氧化铝陶瓷粉体，以及合适大小的静压力和保压时间，有利于保证陶瓷产品的品质。

作为优选，S3时，将毛坯件用PE袋包裹并进行塑封，将塑封好的PE袋中间部分进行熔融去除，使PE袋形成与毛坯件适配的方形环状结构，从而使PE袋与毛坯件表面完全包裹形成密封膜。

PE袋对毛坯件收缩会产升阻力，尤其是中间部分材料缩小无法拉动PE袋收缩，所以我们选用熔融设备将PE袋中间部分熔融一个洞，这时候水能进入该中间区域对PE袋产生压力，使毛坯件内外腔都能进行收缩。

作为优选，干压模具包括底座和上盖，底座上设置与方形导轨适配的模腔，模腔底部设置能升降的腔体座，上盖上设置与模腔适配的压板；S1时，将氧化铝陶瓷粉体填入模腔中；S2时，压力机将压力作用在上盖上，上盖上的压板从模腔开口端插入模腔中对氧化铝陶瓷粉体施压，制得毛坯件。

压板下端接触氧化铝陶瓷粉体并进行压制，受力均匀，得到的毛坯件各个位置强度、气孔率和气密性一致性好。

作为优选，底座上安装若干活塞缸，活塞缸和腔体座之间连接顶柱，活塞缸工作并通过顶柱将腔体座向上推动，将毛坯件推离模腔。

活塞缸和顶柱的设置，便于将毛坯件从模腔中向外顶出。

作为优选，底座上安装中心座和环座，环座内边缘安装模腔环，模腔设置在中心座外壁和模腔环内壁之间。

模腔布设结构简单，成本低。

作为优选，模腔侧壁和腔体座上表面上均进行抛光处理。

表面抛光处理后使干压好的毛坯件能够顺利脱模。

作为优选，底座上安装可升降设置的限位座，限位座升降调节实现上盖下压深度的调节。

限位座高度能够调节，从而调整上盖下压深度，从而实现对不同厚度方形导轨的干压。

作为优选，底座上可拆卸安装转动设置的整平机构，整平机构包括转座，转座上设置延伸杆，延伸杆上活动套装伸缩杆，伸缩杆上安装升降设置的升降齿条，升降齿条下端安装拨料头，拨料头置于模腔中，伸缩杆上安装与升降齿条啮合传动的齿轮；底座上模腔开口边缘设置一段驱动齿条，驱动齿条能与齿轮啮合传动；S2之前，将整平机构安装到底座上，拉动转座运转，拨料头在模腔内移动将模腔内各个位置的氧化铝陶瓷粉体整平；每转一圈，齿轮与驱动齿条啮合传动一次，从而将拨料头向下移动一段距离，直到模腔内各个位置的氧化铝陶瓷粉体平整后，拆下整平机构。

氧化铝陶瓷粉体填入模腔后，进行整平，使模腔内各个位置的氧化铝陶瓷粉体厚度一致，保证干压后毛坯件各个位置的密度一致，保证产品的品质。而且整平操作过程中，每转一圈，拨料头自动向下移动一定距离，一圈圈缓慢整平，保证了整平效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）高纯氧化铝陶瓷方形导轨的成型工艺能实现大尺寸方形导轨的制备，有利于降低制备成本，制备过程中方形导轨的变形误差小，制得的方形导轨气孔率和气密性好，抗腐蚀性好，产品成型过程操作简单，便捷高效；（2）氧化铝陶瓷粉体填入模腔后，进行整平，使模腔内各个位置的氧化铝陶瓷粉体厚度一致，保证干压后毛坯件各个位置的密度一致，保证产品的品质。

附图说明

图1是本发明的干压模具底座结构图；

图2是本发明的干压模具上盖结构图；

图3是本发明的实施例2的底座顶部局部示意图；

图4是本发明的实施例2的整平机构的结构示意图；

图中：1、底座，2、上盖，3、模腔，4、腔体座，5、压板，6、凸沿，7、活塞缸，8、顶柱，9、上法兰，10、下法兰，11、中心座，12、环座，13、模腔环，14、限位座，15、螺杆，16、螺纹孔，17、定位螺母，18、整平机构，19、转座，20、紧固螺钉，21、延伸杆，22、伸缩杆，23、升降齿条，24、拨料头，25、齿轮，26、驱动齿条，27、安装孔，28、阻尼垫。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：

实施例1：一种高纯氧化铝陶瓷方形导轨的成型工艺，包括以下步骤：

S1，将氧化铝陶瓷粉体填入干压模具中；氧化铝陶瓷粉体质量百分比纯度≥99.9％，氧化铝陶瓷粉体粒度D50为0 .4μm-0.6μm，BET比表面积为6.5m

S2，采用压力机对干压模具内的氧化铝陶瓷粉体施压，使氧化铝陶瓷粉体按照模腔形状成型成方形导轨的毛坯件。

S3，在毛坯件表面上包裹密封膜进行密封；S3时，将毛坯件用PE袋包裹并进行塑封，将塑封好的PE袋中间部分进行熔融去除，使PE袋形成与毛坯件适配的方形环状结构，从而使PE袋与毛坯件表面完全包裹形成密封膜。

S4，将密封好的毛坯件装入冷等静压容器中，对毛坯件均匀加压并保压；对毛坯件施加160-200MPa的压力，并保压20-30min；本实施例中对毛坯件施加180MPa的压力，并保压25min。

S5，取出毛坯件，脱去保护膜，得到方形导轨。

如附图1、附图2所示，干压模具包括底座1和上盖2，底座上设置与方形导轨适配的模腔3，模腔底部设置能升降的腔体座4，模腔侧壁和腔体座上表面上均进行抛光处理。上盖上设置与模腔适配的压板5，压板呈方形环状结构，压板一端边缘设置向外凸出的凸沿6，凸沿与上盖紧固连接，压板另一端悬空；S1时，将氧化铝陶瓷粉体填入模腔中；S2时，压力机将压力作用在上盖上，上盖上的压板从模腔开口端插入模腔中对氧化铝陶瓷粉体施压，制得毛坯件。

底座上安装若干活塞缸7，活塞缸和腔体座之间连接顶柱8，顶柱下端设置上法兰9，活塞缸伸缩杆端部连接下法兰10，上法兰与下法兰紧固连接，下法兰支撑在活塞缸上端。活塞缸工作并通过顶柱将腔体座向上推动，从而将毛坯件推离模腔。底座上安装中心座11和环座12，环座内边缘安装模腔环13，模腔设置在中心座外壁和模腔环内壁之间。底座上安装可升降设置的限位座14，限位座升降调节实现上盖下压深度的调节。限位座上设置螺杆15，底座上和螺杆对应设置螺纹孔16，螺杆上安装定位螺母17，螺杆下端连接在螺纹孔中，定位螺母抵接在底座表面上，通过调节螺杆旋入螺纹孔的深度，实现对限位座高度的调整。

方形导轨制备时，先在干压模具内对氧化铝陶瓷粉体进行压制，从而得到方形导轨样子的毛坯件，不需要进行机械加工即可得到方形导轨毛坯件。之后将毛坯件包裹密封后进行冷等静压加工，冷等静压加工后使得氧化铝陶瓷粉体中的空隙变小甚至消失，高压下，氧化铝陶瓷粉体稍微破碎，密度得以增加，强度增强，最终形成可以处理、加工和烧结的“生坯”零件，使制得的方形导轨气孔率和气密性好。本专利成型方法制备而成的方向导轨，形状规则，无崩边，无开裂，表面无污染、气孔等缺陷，各个面成型误差小于3mm，无需进行机械加工，节省了粉料并省去了大段的加工时间，符合使用要求。

实施例2：一种高纯氧化铝陶瓷方形导轨的成型工艺，其工艺步骤与实施例1相似，主要不同点在于本实施例中底座上可拆卸安装转动设置的整平机构18，如附图3、附图4所示，整平机构包括转座19，转座上连接紧固螺钉20，转座与紧固螺钉转动连接，转座通过紧固螺钉安装在底座上。转座上设置延伸杆21，延伸杆上活动套装伸缩杆22，伸缩杆上安装升降设置的升降齿条23，升降齿条下端安装拨料头24，拨料头下端倾斜呈V形结构，拨料头置于模腔中，伸缩杆上安装与升降齿条啮合传动的齿轮25；底座上模腔开口边缘设置一段驱动齿条26，驱动齿条能与齿轮啮合传动。伸缩杆和升降齿条对应设置安装孔27，安装孔相对两侧壁上设置阻尼垫28，阻尼垫给升降齿条提供阻尼，使齿轮不动时拨料头能够保持在一定高度位置，而不会受重力作用下移。

S2之前，将整平机构安装到底座上，拉动转座运转，拨料头在模腔内移动将模腔内各个位置的氧化铝陶瓷粉体整平；每转一圈，齿轮与驱动齿条啮合传动一次，从而将拨料头向下移动一段距离，直到模腔内各个位置的氧化铝陶瓷粉体平整后，拆下整平机构。其它工艺步骤与实施例1相同。

氧化铝陶瓷粉体填入模腔后，进行整平，使模腔内各个位置的氧化铝陶瓷粉体厚度一致，保证干压后毛坯件各个位置的密度一致，保证产品的品质。而且整平操作过程中，每转一圈，拨料头自动向下移动一定距离，一圈圈缓慢整平，保证了整平效果。

以上所述的实施例只是本发明较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。