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真空开关管属于真空电子器件中的无源真空器件,是真空开关的核心部件,已广泛地应用于电力、能源、交通、冶金、航空航天、船舶等各个领域。95氧化铝陶瓷具有高硬度,耐高温,耐磨,耐腐蚀,电绝缘,抗氧化等许多优点,这使其作为真空开关管的主要材料。国内生产真空开关管普遍使用的热压铸成形法由于排蜡耗时耗能,污染环境,且产品的致密性较差,已逐渐被等静压成形法所代替。等静压成形法的优点是可生产大口径产品,生产过程中不需要排蜡,且各个方向受压均匀,产品致密性,均匀性,力学性能都有较大提高。
本文系统研究了不同分散剂添加量,以及固相含量对未预烧或预烧粉料料浆粘度的影响,pH值对氧化铝料浆稳定性的影响;喷雾造粒与未造粒粉料颗粒的形貌、流动性;使用喷雾造粒料和手工造粒料在不同压力的等静压成形的1650℃烧后试样的体积密度、抗弯强度、显微形貌,并与热压铸成形试样进行对比。大埔特陶有限公司提供的等静压成形和热压铸成形真空开关管管壳的体积密度、显微结构。
料浆经粘度、Zeta电位测试分析的研究结果表明:对于真空开关管用氧化铝粉料料浆,阴离子型分散剂通过静电作用,对料浆有较好的分散作用,其中柠檬酸铵的分散作用与进口分散剂分散效果相当;高分子型分散剂对料浆的分散作用较差。对于经过预烧和未经预烧的氧化铝料浆,当柠檬酸铵添加量分别为2.0 wt%,0.5 wt%,料浆粘度最低,流动性最好。且未经预烧的粉料加入0.5 wt%柠檬酸铵后料浆的粘度低于经过预烧的粉料加入2.0 wt%柠檬酸铵后料浆的粘度。料浆粘度随料浆固相含量增加而增加。但未经预烧的粉料料浆,在柠檬酸铵添加量为0.5 wt%的条件下,固相含量在67wt%~78 wt%范围内料浆的粘度值均低于5 Pas。未烧粉料料浆使用柠檬酸铵作为分散剂,当料浆pH为9-10时,料浆Zeta电位绝对值最大,料浆稳定性较好,有利于进行喷雾造粒。
大埔特陶有限公司提供的喷雾造粒粉料和未造粒粉料经粒度和粉料流动性以及显微结构测试分析,研究结果表明:喷雾造粒的粉料平均粒径约为130μm,颗粒呈空心球性,松装密度0.97g/cm3,休止角23°,流动性较好;未经喷雾造粒的粉料平均粒径约为4μm,颗粒形状不规则,松装密度0.73 g/cm3,休止角54°,流动性较差。
喷雾造粒粉料和手工造粒粉料经等静压成形成试样并经1650℃烧成后,将其进行体积密度、抗弯强度和显微结构测试分析,研究结果表明:喷雾造粒和手工造粒的粉料制得的烧后试样密度分别是3.63g/cm3,3.43g/cm3,喷雾造粒可使试样的密度增加6%左右。等静压成形压力从150 MPa升高到200 MPa,可小幅提高试样的致密度和抗弯强度。喷雾造粒粉料经等静压成形的烧后试样抗弯强度与热压铸成形的烧后试样大体一致,约为340 MPa。在相同等静压条件下,手工造粒的粉料制得的烧后试样抗弯强度约为210MPa,比喷雾造粒的粉料的试样抗弯强度低130 MPa左右。