Analyse des Produktionsprozesses von Präzisionsteilen aus hochreinem Aluminiumoxid mit fortschrittlicher Keramikmetallisierung

Hochreine Aluminiumoxid-Präzisionsteile für fortschrittliche Keramikmetallisierung sind Präzisionsprodukte, die durch Formen und Sintern von hoch{0}}reinem Pulver zu einer hoch-dichten Keramikmatrix hergestellt werden. Anschließend wird die Oberfläche mit Metallpaste beschichtet und ein zweites Mal gesintert, um eine starke Verbindung zwischen Keramik und Metall zu erreichen. Diese Teile werden häufig in Halbleitergeräten, Vakuumelektronik, medizinischen Geräten und neuen Energiebereichen eingesetzt. Im Folgenden sind die sechs Phasen des Kernproduktionsprozesses aufgeführt.

 

 

Es wird ultrafeines -Al₂O₃-Pulver mit einer Reinheit von 99,5 % bis 99,99 % ausgewählt und anorganische und organische Verunreinigungen werden entfernt, um Mikrorisse und Poren zu vermeiden. Spurenmengen von Sinterhilfsmitteln (wie Magnesiumoxid und Siliziumdioxid) werden hinzugefügt und die Mischung wird in einem organischen Lösungsmittel nano-gemahlen. Anschließend werden Bindemittel und Dispergiermittel hinzugefügt und die Mischung sprüh-granuliert, um ein Pulver mit guter Fließfähigkeit und gleichmäßiger Partikelgröße zu erhalten. In dieser Phase wird ein hochwertiges Matrixmaterial für die anschließende keramische Metallisierung bereitgestellt.

 

 

Das Formverfahren sollte entsprechend der Komplexität und Präzisionsanforderungen des Bauteils ausgewählt werden: Für einfache Blöcke oder rohrförmige Teile eignet sich Trockenpressen oder kaltisostatisches Pressen (CIP); Spritzgießen oder Gießen eignet sich für unregelmäßig geformte Teile, dünne Bleche oder komplexe Mikrokanalkomponenten. Der Grünkörper muss nach dem Formen eine gleichmäßige Dichte beibehalten, um Verformungen beim Sintern zu reduzieren. Bei röhrenförmigen Produkten wie metallisierten Hirnisolierschläuchen wird häufig isostatisches Pressen eingesetzt, um eine gleichmäßige Wandstärke sicherzustellen.

 

 

Der Grünkörper wird in einen Entbinderungsofen gegeben und langsam auf 400 bis 600 Grad erhitzt, um den organischen Binder vollständig zu entfernen (Entbinderung). Anschließend wird es in einem Ofen mit Schutzatmosphäre oder einem Vakuumsinterofen auf 1.500 bis 1.700 Grad erhitzt, wo die Pulverpartikel durch Atomdiffusion zu einer hoch-dichten, hoch-festen und nicht-porösen Keramikmatrix verschmolzen werden. Die gesinterte Keramik bietet eine dichte Schnittstelle für nachfolgende metallisierte Keramiken.

 

 

Das gesinterte hochreine Aluminiumoxid hat eine extrem hohe Härte und erfordert Diamantwerkzeuge zum Planschleifen, Innen- und Außenrundschleifen und Polieren, um Maßtoleranzen im Mikrometer- oder sogar Nanometerbereich und Anforderungen an die Oberflächenrauheit zu erfüllen. Für spezielle Strukturen (z. B. Perforationen und Fasen) kommt Ultraschall- oder Laserbohren zum Einsatz. Dieser Schritt ist typisch für die Präzisionsbearbeitung von Aluminiumoxid-Keramikteilen und bestimmt direkt die endgültige Montagegenauigkeit.

 

Die Oberflächenmetallisierung ist der Kernprozess zur Erzielung einer Keramik-{0}}zu---Verbindung. Zunächst wird eine leitfähige Paste wie Molybdän-Mangan (Mo-Mn) hergestellt und feuerfeste Metallpulver werden mit Zusatzstoffen in einer Kugelmühle gemahlen, bis sie homogen sind. Anschließend wird die Paste mittels Siebdruck oder Präzisionsdosierung auf die zu verklebenden Keramikoberflächen aufgetragen. Abschließend erfolgt das Sintern in einem Wasserstoff- oder Schutzatmosphärenofen bei 1300 bis 1500 Grad, wodurch die Metallschicht in die Keramikkorngrenzen eindringen kann und eine starke mechanische und chemische Bindungsschicht bildet, was zu einer metallisierten Keramikkomponente führt.

 

 

Auf die metallisierte Schicht wird Nickel elektroplattiert (oder anschließend vergoldet/versilbert), um die Korrosionsbeständigkeit und die Lötleistung zu verbessern. Anschließend werden Ultrahochvakuum-Helium-Massenspektrometrie-Leckerkennung, Dimensionsprüfung sowie Haftungs- und Zugtests durchgeführt, um die Einhaltung von Servicestandards unter extrem anspruchsvollen Betriebsbedingungen sicherzustellen. Endprodukte wie metallisierte Keramikgehäuse für Leistungshalbleiter und Keramikgehäuse für HGÜ-Schütze müssen alle oben genannten Tests bestehen.

 

 

Der Produktionsprozess vonPräzisionsteile aus hochreinem Aluminiumoxid mit fortschrittlicher Keramikmetallisierungdeckt sechs Hauptphasen ab: Pulververarbeitung, Formen, Sintern, Präzisionsbearbeitung, Metallisierung und Galvanisierungstests. Unter anderem bestimmt die Stabilität der keramischen Metallisierungstechnologie direkt die Versiegelungsfestigkeit und Luftdichtheit des Produkts und macht sie zu einem unersetzlichen Schlüsselprozess in Bereichen wie Halbleitern und Hochspannungs-Gleichstromschützen.

 

 

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