氧化鋁陶瓷基片是目前制造和加工技術(shù)最成熟的陶瓷基片材料，它是在96%~99%氧化鋁陶瓷材料中添加了適量的礦物原料燒結(jié)而成的電子陶瓷基片，對(duì)膜電路元件及外貼切元件起支撐底座的作用。

但在投以應(yīng)用前，需要先對(duì)燒結(jié)獲得的氧化鋁陶瓷進(jìn)行加工。因?yàn)檫@種剛燒結(jié)出來(lái)的氧化鋁陶瓷，由于燒結(jié)通常會(huì)帶來(lái)變形與收縮，其平面度和厚度無(wú)法保證，表面粗糙度也難以控制；另一方面，氧化鋁陶瓷基片燒結(jié)后常在其表面覆蓋一層非晶態(tài)玻璃體，但由于氧化鋁陶瓷的工業(yè)應(yīng)用要求，需要對(duì)其進(jìn)行金屬化處理，為此也需要先去除陶瓷表面的非晶態(tài)玻璃體。

目前氧化鋁陶瓷基片的機(jī)械加工難度主要體現(xiàn)在加工硬度和加工脆性上。

01加工硬度

α-Al₂O₃結(jié)晶形態(tài)多數(shù)為鋁離子與氧離子形成的共價(jià)鍵或離子鍵，因此原子間的結(jié)合能很高且具有很強(qiáng)的方向性，其具體表現(xiàn)為塑性變形小、材料脆性大、易產(chǎn)生裂紋；其硬度相當(dāng)于碳化物硬質(zhì)合金的硬度，比鋼的硬度高幾倍，通常高純度氧化鋁陶瓷的密度可達(dá)3980kg/m^-3，抗拉強(qiáng)度達(dá)260MPa，抗壓強(qiáng)度為2930MPa，彈性模量在350---400GPa之間，特別是其硬度可達(dá)95HRA。

02加工脆性

另一方面，一般情況下氧化鋁陶瓷的顯微組織結(jié)構(gòu)為等軸晶粒，是由共價(jià)鍵或離子鍵所組成的多晶結(jié)構(gòu)，因此具體表現(xiàn)為斷裂韌性較低，在外部載荷的作用下，應(yīng)力會(huì)使陶瓷表面產(chǎn)生細(xì)微的裂紋，而裂紋會(huì)快速擴(kuò)展進(jìn)而出現(xiàn)脆性斷裂。因此在氧化鋁陶瓷切削加工過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)崩豁現(xiàn)象，即在陶瓷表面出現(xiàn)崩裂的小豁口。當(dāng)切削拉應(yīng)力越大時(shí)，造成的崩豁現(xiàn)象就會(huì)越嚴(yán)重，這可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)工件的浪費(fèi)。

常用的加工方法

目前氧化鋁基片的常見(jiàn)加工方法包括磨削加工、切削加工、激光加熱加工、高壓磨料水射流加工以及超聲波加工等。詳情及注意要點(diǎn)如下：

01磨削加工

氧化鋁陶瓷材料硬度高，因此磨削砂輪通常以金剛石材料為磨具磨料，而在研磨加工中則采用B₄C作為研磨的磨料。磨削過(guò)程中，材料去除方式主要包括晶粒去除、脆性斷裂、材料剝離、晶界微破碎等。陶瓷表面的空隙與裂紋經(jīng)過(guò)成型、延展、剝離、破裂這四個(gè)階段，使整個(gè)晶粒從工件表面上脫落，完成材料的脆性去除過(guò)程。

要點(diǎn)：在實(shí)際磨削過(guò)程中，機(jī)床的特性、磨削參數(shù)和磨削形狀對(duì)磨削加工效果均有影響。

02切削加工

氧化鋁陶瓷的切削加工通常采用金剛石或立方氮化硼作為刀具材料。陶瓷切削加工時(shí)，材料的硬度和斷裂韌性是影響切削力的主要因素，由于硬度高，刃口難于切入，故徑向力遠(yuǎn)大于其他分力達(dá)5~10倍。

要點(diǎn)：刀具的磨損包括機(jī)械磨損、化學(xué)磨損和由于晶界損傷和破裂所致的刃口剝落。切削速度高、切削深度和進(jìn)給量大都會(huì)增加刀具磨損，可適當(dāng)加大刀尖圓弧半徑，以增加刀尖強(qiáng)度和散熱性。

03激光加工

激光加工是以激光作為加工能源的非接觸式加工，因此避免了材料脆性去除時(shí)產(chǎn)生的表面裂紋。當(dāng)高能量的激光作用在被加工零件的加工面上時(shí)，工件加工表面上經(jīng)過(guò)光能轉(zhuǎn)變成的熱能會(huì)讓工件的表面小范圍內(nèi)的溫度快速升高，并使工件材料融化、汽化，從而達(dá)到去除工件表面的材料的效果。由于聚焦光斑小，其熱影響區(qū)域小，因此可以實(shí)現(xiàn)氧化鋁陶瓷精密加工。

要點(diǎn)：激光加工參數(shù)、加工環(huán)境等因素對(duì)陶瓷材料表面孔加工尺寸（如直徑、深度和錐度等）有明顯影響。

04超聲波加工

超聲波加工實(shí)質(zhì)是在工具和被加工工件的空隙之間加入液態(tài)或者糊狀的磨料，利用超聲波的振動(dòng)作用，使得磨料顆粒高速連續(xù)地撞擊、打壓并拋磨被加工材料的表面，使得被撞擊磨削的材料流出，從而實(shí)現(xiàn)切削的目的。

要點(diǎn)：超聲波施加在加工工具與被加工工件表面上，在工具和被加工工件的空隙之問(wèn)存在液態(tài)或糊狀的磨料，需要給加工工具施加微小的壓力，使其壓住被加工工件，才能實(shí)現(xiàn)對(duì)加工工件的超聲波加工。

05高壓磨料水射流加工

水射流加工是將經(jīng)過(guò)特殊處理的水注入高壓系統(tǒng)進(jìn)行增壓，然后再將這種高壓水通過(guò)一個(gè)直徑很小的噴嘴噴出，磨料與流經(jīng)噴嘴的水混合，沖擊被加工陶瓷材料。一般采用天然石榴石為磨料，在高壓水的帶動(dòng)下對(duì)陶瓷工件進(jìn)行沖擊時(shí)，由于氧化鋁陶瓷是脆性材料，將產(chǎn)生一定長(zhǎng)度的裂紋，裂紋擴(kuò)展形成切屑，切屑從陶瓷表面脫落實(shí)現(xiàn)加工。

要點(diǎn)：磨料水射流不僅加工精度低而且噪聲大。

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