精密陶瓷零部件具有耐高溫、耐腐蝕、精度高、強(qiáng)度高等優(yōu)異性能，其可以很好地用在半導(dǎo)體設(shè)備、先進(jìn)機(jī)械設(shè)備內(nèi)。

精密陶瓷零部件屬于先進(jìn)陶瓷，通常采用高純超細(xì)的無機(jī)材料來制備，包括氧化鋁、碳化硅、氮化鋁、氮化硅、氧化釔等。

精密陶瓷零部件制備工藝主要包括粉料制備、粉料成型、高溫?zé)Y(jié)、精密加工、品檢、表面處理等。

1）配料

原料中加入各種需要的材料，制備成特定配方的粉料。可以采用固相法、液相法、氣相法等來制備。

2）機(jī)械球磨

球磨機(jī)是工業(yè)生產(chǎn)中常用的制備原料的設(shè)備，其內(nèi)襯大多是陶瓷材料，也有的是采用高分子材料。將需要球磨的粉料加入到球磨機(jī)中，并加入各種陶瓷球作為研磨球。在研磨球和機(jī)械球磨后，粉料粒度可以達(dá)到微米級別。

3）噴霧干燥

制備的陶瓷細(xì)粉或粉料沉淀物、膠體等經(jīng)常需要水洗、過濾、干燥和煅燒，這些工藝過程一般會(huì)影響粉料成分的均勻性、顆粒的大小以及形狀。采用噴霧的方式可以將溶液分散成小液滴，噴入熱風(fēng)，并使得溶劑迅速蒸發(fā)，從而可以得到均勻尺寸和形狀的粉料。經(jīng)過噴霧干燥后的粉料，制備燒結(jié)體后具有較細(xì)的晶粒。

用相應(yīng)配方制備的粉料來制備陶瓷生坯，陶瓷制品成型方法通常包括干壓成型、等靜壓成型、流延成型、注射成型、凝膠注模成型等多種方法。用這些方法可以得到相應(yīng)的陶瓷生坯。

1）干壓成型

該工藝主要通過把造粒后顆粒級配適合的粉末，倒入到金屬模腔中，用壓頭對其施加壓力，壓頭在模腔中進(jìn)行移位，并將壓力傳遞給模具中的粉體顆粒，使其被壓實(shí)，最終形成具有一定形狀和強(qiáng)度的陶瓷素坯產(chǎn)品。

2）等靜壓成型

該工藝是把需要壓制成型的半導(dǎo)體陶瓷零部件放入等靜壓機(jī)中，利用液體不可壓縮和均勻傳遞壓力的性質(zhì)從各個(gè)方向?qū)υ嚇舆M(jìn)行均勻加壓，當(dāng)液體介質(zhì)通過壓力泵注入壓力容器中時(shí)，其壓強(qiáng)大小不變且均勻傳遞到各個(gè)方向，這樣，陶瓷零部件在各個(gè)方向上受到均勻的大小一致的壓力，從而使得陶瓷零部件更加致密。

3）流延成型

流延成型是較復(fù)雜的一個(gè)工藝，它是能夠一次成形制造出厚度從數(shù)十微米至毫米量級的陶瓷毛坯的濕式成形技術(shù)，將具有一定粘性且分散性較好的陶瓷漿料，從流延機(jī)漿料槽刀口流到基帶上，將漿料展開，在表面張力的作用下，生成光滑上表面的坯膜，將坯膜連同基帶一起送到烘干室內(nèi)，在溶劑揮發(fā)后，有機(jī)粘結(jié)劑在陶瓷顆粒之間生成網(wǎng)絡(luò)，從而生成具有一定強(qiáng)度和柔性的坯片，將干燥的坯片從基帶上剝離后，卷軸備用。根據(jù)需要對產(chǎn)品進(jìn)行裁切、沖壓、穿孔等工序，再進(jìn)行燒制，即可完成產(chǎn)品的加工。

4）注射成型

注射成型是將熱塑性材料與陶瓷粉體混合成熱溶體，然后注射到相對冷的模具中，待冷卻后，將成型好的坯體制品頂出脫模即可，該工藝可以快速自動(dòng)地進(jìn)行批量生產(chǎn)，而且其工藝過程可以進(jìn)行精確控制，該工藝可以成型復(fù)雜形狀的陶瓷產(chǎn)品，應(yīng)用較廣。

5）凝膠注模成型

凝膠注模成型是在高固相含量、低粘度的陶瓷漿料中摻入低濃度的有機(jī)單體，再加入引發(fā)劑并澆注，然后使?jié){料中的有機(jī)單體在一定條件下發(fā)生原位聚合反應(yīng)，形成堅(jiān)固的交聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，漿料凝固后經(jīng)過脫模、干燥、排膠、燒結(jié)后得到所需的陶瓷零部件。

陶瓷零部件制品有的是先排膠再燒結(jié)，有的是排膠和燒結(jié)一起完成。通常排膠溫度低于燒結(jié)溫度，不超過1000℃。高溫?zé)Y(jié)方式主要包括常壓燒結(jié)、真空燒結(jié)、氣氛燒結(jié)。通過燒結(jié)可以使得陶瓷由生坯轉(zhuǎn)化為熟坯，變成致密結(jié)構(gòu)。

1）常壓燒結(jié)

常壓燒結(jié)就是對材料不進(jìn)行加壓而使其在大氣壓力下燒結(jié)，是較常用的燒結(jié)方法，這種方法一般是在氧氣氣氛下或者某種特殊氣體氣氛條件下燒結(jié)。在常壓燒結(jié)過程中，成型的坯體不受外加壓力的作用，只是在常壓下加熱粉末顆粒的聚集體轉(zhuǎn)變成晶粒結(jié)合體。

2）真空燒結(jié)

真空燒結(jié)是指在真空環(huán)境下，將特定形態(tài)的陶瓷坯體通過物理、化學(xué)作用，在真空狀態(tài)下，轉(zhuǎn)化為致密、硬的燒結(jié)體。氧化物陶瓷坯體中的孔隙主要是由水、氫和氧等物質(zhì)組成，在燒結(jié)時(shí)它們會(huì)通過氣孔逃逸。但是，一氧化碳，二氧化碳，尤其是氮，很難通過氣孔逃逸，導(dǎo)致產(chǎn)品的致密性降低。通過真空燒結(jié)，可以使所有的氣體都排出，因此，產(chǎn)品的致密度得到改善。

3）氣氛燒結(jié)

對于在常壓燒結(jié)中較難燒結(jié)的陶瓷件，常用氣氛燒結(jié)。這種方法是在爐內(nèi)通入一定的氣體形成需要的氣氛，使得陶瓷零部件在特定的氣氛下燒結(jié)。根據(jù)材料的不同，一般可以采用氧氣、氫氣、氮?dú)狻鍤獾炔煌瑲夥铡?span>

生坯燒結(jié)后的陶瓷零部件尺寸尚未達(dá)到所需尺寸，需要將燒結(jié)過的陶瓷熟坯及陶瓷制品進(jìn)行進(jìn)一步精加工，通常用CNC車床、磨床等對陶瓷熟坯進(jìn)行切、車、磨、銑、削、鉆孔等，加工成需要的陶瓷制品。陶瓷CNC加工是指利用計(jì)算機(jī)控制來操作和操縱機(jī)器和切削工具對陶瓷零部件進(jìn)行成型的減材制造過程。陶瓷材料由于硬度高、強(qiáng)度高、易碎等特性，在其加工過程中要格外注意，而且很多陶瓷零部件要求的精度較高，加工難度較大。采用CNC加工可以很好地控制精度，確保多個(gè)零件的一致性。

經(jīng)過上述步驟處理過的陶瓷零部件制品需要經(jīng)過人工品檢其外觀、尺寸、氣孔率、粗糙度等性能是否符合要求，有的質(zhì)量要求高的制品需要檢測設(shè)備進(jìn)行檢測，以確保半導(dǎo)體陶瓷零部件的質(zhì)量。經(jīng)檢驗(yàn)合格的產(chǎn)品再進(jìn)行下一步操作，不合格的重新返工或報(bào)廢。

半導(dǎo)體設(shè)備對清潔度要求非常高，品檢合格的半導(dǎo)體陶瓷零部件還需要進(jìn)一步對其進(jìn)行表面清洗，通常采用酸洗、堿洗、有機(jī)溶劑清洗等方法，清洗過后的產(chǎn)品干燥后，再次檢查其品質(zhì)，合格的產(chǎn)品到無塵室進(jìn)行包裝即可。

有的特殊需求的陶瓷零部件，還需要進(jìn)行電弧熔射、等離子噴涂、靜電噴涂、氣相沉積、超潔凈清洗、陽極氧化、金屬化復(fù)合等進(jìn)一步的表面處理，使其達(dá)到使用要求。

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