95%氧化鋁陶瓷是結(jié)構(gòu)陶瓷中應(yīng)用最為廣泛的的一種陶瓷。因?yàn)樗诟哳l下具有優(yōu)良的電氣性能,其介質(zhì)損耗小、體積電阻率大、強(qiáng)度高、硬度大、線膨脹系數(shù)小,而且耐磨性和耐熱性也很強(qiáng)。并且在同一高溫使用環(huán)境下,相比99瓷來說95瓷的絕緣性能略強(qiáng),所以對(duì)于高溫下絕緣要求較高的推薦使用95%氧化鋁陶瓷,并且其成本也較低。但不足的是95%氧化鋁陶瓷在加工過程中較易崩口,所以在加工過程中需非常細(xì)心!另外95氧化鋁陶瓷最大的缺點(diǎn)即韌性一般,不能承受大力撞擊。95%氧化鋁陶瓷具體綜合性能請(qǐng)參照下文。
一、95%氧化鋁電性能
1、 體積電阻率 絕緣材料的體積電阻率ρν是指試樣體積電流方向的直流電場(chǎng)強(qiáng)度與該處電流密度之比值。ρν=EV/jv(Ωcm),式中,EV為直流電場(chǎng)強(qiáng)度,jv為電流密度。95%氧化鋁陶瓷是一種優(yōu)良的電子絕緣材料,體積電阻率很高,國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999中規(guī)定,100℃時(shí),ρν≥1×1013Ωcm;300℃時(shí),ρν≥1×1010Ωcm;500℃時(shí),ρν≥1×108Ωcm。實(shí)際上,目前我國生產(chǎn)的95瓷的體積電阻率比上述規(guī)定要高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。測(cè)試體積電阻的儀器通常采用高阻計(jì)。
2、 直流擊穿強(qiáng)度 電氣絕緣材料直流擊穿強(qiáng)度是指在外加直流電場(chǎng)作用下發(fā)生的變化,主要由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化所引起的。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá)一定值后,就促進(jìn)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)一步變化,發(fā)生絕緣擊穿。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999規(guī)定,95%氧化鋁陶瓷是在直流情況下進(jìn)行耐壓試驗(yàn),當(dāng)在試樣上施加直流電壓,使試樣發(fā)生擊穿,擊穿電壓值與試樣的平均厚度之比稱為直流擊穿強(qiáng)度,單位:KV/mm。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999規(guī)定要大于18KV/mm。實(shí)際上我們一般可達(dá)到30-40KV/mm。
3、 介電常數(shù) 絕緣材料在交流電場(chǎng)下介質(zhì)極化程度的一個(gè)參數(shù),它是充滿某種絕緣材料的電容器與以真空為介質(zhì)時(shí),同樣電極尺寸的電容器的電容量的比值。它代表了材料的一種固有特性。國標(biāo)規(guī)定測(cè)試頻率為1MHz時(shí),95%氧化鋁陶瓷的介電常數(shù)9-10之間。
4、 介質(zhì)損耗角正切值 介質(zhì)損耗表示材料在交流電場(chǎng)作用下,發(fā)生極化或吸收現(xiàn)象,產(chǎn)生電能損失,通常在介質(zhì)材料上有發(fā)熱的現(xiàn)象。介質(zhì)損耗的大小用介質(zhì)損耗角的正切值來表示。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999規(guī)定,頻率為1MHz時(shí),95%氧化鋁陶瓷要求達(dá)到4×10-4。
二、95%氧化鋁熱性能
1、平均線膨脹系數(shù) 陶瓷在升高單位溫度時(shí)的相對(duì)伸長即平均線膨脹系數(shù)是95%氧化鋁陶瓷主要性能指標(biāo)之一。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999規(guī)定,測(cè)試溫度為20-500℃,a為6.5×10-6-7.5×10-6/℃;測(cè)試溫度為20-800℃時(shí),a為6.5×10-6-8×10-6/℃。由于陶瓷件一般要與金屬件進(jìn)行封接,所以要求其膨脹系數(shù)要與金屬材料的膨脹系數(shù)匹配。
2、抗熱震性 指陶瓷材料承受急冷急熱的能力。95%氧化鋁陶瓷抗熱震性能好,能經(jīng)受高溫和急冷急熱而不破壞的考驗(yàn)。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999規(guī)定:將10個(gè)陶瓷試樣放入800±10℃的加熱爐中,保溫30分鐘后,取出放在石棉板上,自然冷卻至室溫,然后再將試樣放入800℃加熱爐中,按上述規(guī)定,共進(jìn)行10次,然后在1%濃度的品紅溶液中浸至3分鐘,取出用自來水洗凈,擦干,在燈光下觀察試樣,若10個(gè)試樣均無裂紋,炸裂現(xiàn)象,該性能為合格。
三、95%氧化鋁機(jī)械性能
機(jī)械性能是指材料在機(jī)械力作用下而不破壞的能力。通常根據(jù)作用力的方向和受力點(diǎn)不同分抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。95%氧化鋁陶瓷抗拉強(qiáng)度一般在160Mpa以上,通常比較好的封接強(qiáng)度要大。在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999規(guī)定中沒有95%氧化鋁陶瓷抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的技術(shù)指標(biāo)。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999規(guī)定95%氧化鋁陶瓷抗折強(qiáng)度為280MPA。
四、95%氧化鋁其它性能
1、體積密度 95%氧化鋁陶瓷體積密度與原材料的選擇、制瓷工藝有很大的關(guān)系。在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999規(guī)定,要求95%氧化鋁陶瓷的體積密度在3.60g/cm3以上。實(shí)際上,制瓷的成型方法不同,95%氧化鋁陶瓷的密度差異較大,通常注射成型時(shí),密度為3.60g/cm3左右;干壓成型時(shí),密度為3.60-3.7g/cm3;等靜壓成型時(shí),密度可大于3.70g/cm3。
2、 氣密性 95%氧化鋁陶瓷用于微波器件、真空開關(guān)管等,要求真空氣密性很高。在電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SJ/T中規(guī)定,封接件的漏氣率QK≤1×10-11Pa.M3/S.實(shí)際上也就規(guī)定了陶瓷本身漏氣率也要達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)。
3、 化學(xué)穩(wěn)定性 95%氧化鋁陶瓷化學(xué)穩(wěn)定性是指其耐各種化學(xué)試劑浸蝕的能力。耐酸性試劑浸蝕的能力稱為耐酸性,耐堿性試劑浸蝕的能力稱為耐堿性。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999規(guī)定,將試樣放在10%鹽酸或氫氧化鈉溶液中,溶液加熱至100℃,保溫1h??顾嵝砸驥h≤7mg/cm2,抗堿性要求Kn≤0.2mg/cm2。
4、 陶瓷顯微結(jié)構(gòu) 陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)系指晶相(主晶相、次晶相)、玻璃相、氣相、晶界的組成,含量,分布,形態(tài),粒度分布,均勻度,缺陷,相間物質(zhì),疇結(jié)構(gòu)等的相互組合關(guān)系。顯微結(jié)構(gòu)與制瓷工藝有著密切的關(guān)系,直接影響到陶瓷的性能,是提高陶瓷質(zhì)量,改進(jìn)工藝的一種研究方法。
五、95%氧化鋁陶瓷-金屬的封接性能
95%氧化鋁陶瓷作為一類結(jié)構(gòu)陶瓷,要與金屬進(jìn)行封接,組成一個(gè)部件。特別是用在微波器件和真空開發(fā)管上的95%氧化鋁陶瓷通常把陶瓷-金屬封接性能作為重要指標(biāo)來考核。考核的內(nèi)容:陶瓷-金屬封接性能要求強(qiáng)度要高,同時(shí)要求氣密性要好。在電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SJ/T《真空開關(guān)管用陶瓷管殼》中規(guī)定,平均封接強(qiáng)度,采用標(biāo)準(zhǔn)瓷封接時(shí),σa≥90Mpa;采用三點(diǎn)法測(cè)試時(shí),σa≥90Mpa。封接件的氣密性,氦氣漏氣率Qk≤1×10-11PaM3/S
一、95%氧化鋁電性能
1、 體積電阻率 絕緣材料的體積電阻率ρν是指試樣體積電流方向的直流電場(chǎng)強(qiáng)度與該處電流密度之比值。ρν=EV/jv(Ωcm),式中,EV為直流電場(chǎng)強(qiáng)度,jv為電流密度。95%氧化鋁陶瓷是一種優(yōu)良的電子絕緣材料,體積電阻率很高,國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999中規(guī)定,100℃時(shí),ρν≥1×1013Ωcm;300℃時(shí),ρν≥1×1010Ωcm;500℃時(shí),ρν≥1×108Ωcm。實(shí)際上,目前我國生產(chǎn)的95瓷的體積電阻率比上述規(guī)定要高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。測(cè)試體積電阻的儀器通常采用高阻計(jì)。
2、 直流擊穿強(qiáng)度 電氣絕緣材料直流擊穿強(qiáng)度是指在外加直流電場(chǎng)作用下發(fā)生的變化,主要由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化所引起的。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度高達(dá)一定值后,就促進(jìn)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)一步變化,發(fā)生絕緣擊穿。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999規(guī)定,95%氧化鋁陶瓷是在直流情況下進(jìn)行耐壓試驗(yàn),當(dāng)在試樣上施加直流電壓,使試樣發(fā)生擊穿,擊穿電壓值與試樣的平均厚度之比稱為直流擊穿強(qiáng)度,單位:KV/mm。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999規(guī)定要大于18KV/mm。實(shí)際上我們一般可達(dá)到30-40KV/mm。
3、 介電常數(shù) 絕緣材料在交流電場(chǎng)下介質(zhì)極化程度的一個(gè)參數(shù),它是充滿某種絕緣材料的電容器與以真空為介質(zhì)時(shí),同樣電極尺寸的電容器的電容量的比值。它代表了材料的一種固有特性。國標(biāo)規(guī)定測(cè)試頻率為1MHz時(shí),95%氧化鋁陶瓷的介電常數(shù)9-10之間。
4、 介質(zhì)損耗角正切值 介質(zhì)損耗表示材料在交流電場(chǎng)作用下,發(fā)生極化或吸收現(xiàn)象,產(chǎn)生電能損失,通常在介質(zhì)材料上有發(fā)熱的現(xiàn)象。介質(zhì)損耗的大小用介質(zhì)損耗角的正切值來表示。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999規(guī)定,頻率為1MHz時(shí),95%氧化鋁陶瓷要求達(dá)到4×10-4。
二、95%氧化鋁熱性能
1、平均線膨脹系數(shù) 陶瓷在升高單位溫度時(shí)的相對(duì)伸長即平均線膨脹系數(shù)是95%氧化鋁陶瓷主要性能指標(biāo)之一。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999規(guī)定,測(cè)試溫度為20-500℃,a為6.5×10-6-7.5×10-6/℃;測(cè)試溫度為20-800℃時(shí),a為6.5×10-6-8×10-6/℃。由于陶瓷件一般要與金屬件進(jìn)行封接,所以要求其膨脹系數(shù)要與金屬材料的膨脹系數(shù)匹配。
2、抗熱震性 指陶瓷材料承受急冷急熱的能力。95%氧化鋁陶瓷抗熱震性能好,能經(jīng)受高溫和急冷急熱而不破壞的考驗(yàn)。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999規(guī)定:將10個(gè)陶瓷試樣放入800±10℃的加熱爐中,保溫30分鐘后,取出放在石棉板上,自然冷卻至室溫,然后再將試樣放入800℃加熱爐中,按上述規(guī)定,共進(jìn)行10次,然后在1%濃度的品紅溶液中浸至3分鐘,取出用自來水洗凈,擦干,在燈光下觀察試樣,若10個(gè)試樣均無裂紋,炸裂現(xiàn)象,該性能為合格。
三、95%氧化鋁機(jī)械性能
機(jī)械性能是指材料在機(jī)械力作用下而不破壞的能力。通常根據(jù)作用力的方向和受力點(diǎn)不同分抗拉強(qiáng)度、抗折強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。95%氧化鋁陶瓷抗拉強(qiáng)度一般在160Mpa以上,通常比較好的封接強(qiáng)度要大。在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999規(guī)定中沒有95%氧化鋁陶瓷抗拉強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度的技術(shù)指標(biāo)。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999規(guī)定95%氧化鋁陶瓷抗折強(qiáng)度為280MPA。
四、95%氧化鋁其它性能
1、體積密度 95%氧化鋁陶瓷體積密度與原材料的選擇、制瓷工藝有很大的關(guān)系。在國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999規(guī)定,要求95%氧化鋁陶瓷的體積密度在3.60g/cm3以上。實(shí)際上,制瓷的成型方法不同,95%氧化鋁陶瓷的密度差異較大,通常注射成型時(shí),密度為3.60g/cm3左右;干壓成型時(shí),密度為3.60-3.7g/cm3;等靜壓成型時(shí),密度可大于3.70g/cm3。
2、 氣密性 95%氧化鋁陶瓷用于微波器件、真空開關(guān)管等,要求真空氣密性很高。在電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SJ/T中規(guī)定,封接件的漏氣率QK≤1×10-11Pa.M3/S.實(shí)際上也就規(guī)定了陶瓷本身漏氣率也要達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)。
3、 化學(xué)穩(wěn)定性 95%氧化鋁陶瓷化學(xué)穩(wěn)定性是指其耐各種化學(xué)試劑浸蝕的能力。耐酸性試劑浸蝕的能力稱為耐酸性,耐堿性試劑浸蝕的能力稱為耐堿性。國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5593-1999規(guī)定,將試樣放在10%鹽酸或氫氧化鈉溶液中,溶液加熱至100℃,保溫1h??顾嵝砸驥h≤7mg/cm2,抗堿性要求Kn≤0.2mg/cm2。
4、 陶瓷顯微結(jié)構(gòu) 陶瓷的顯微結(jié)構(gòu)系指晶相(主晶相、次晶相)、玻璃相、氣相、晶界的組成,含量,分布,形態(tài),粒度分布,均勻度,缺陷,相間物質(zhì),疇結(jié)構(gòu)等的相互組合關(guān)系。顯微結(jié)構(gòu)與制瓷工藝有著密切的關(guān)系,直接影響到陶瓷的性能,是提高陶瓷質(zhì)量,改進(jìn)工藝的一種研究方法。
五、95%氧化鋁陶瓷-金屬的封接性能
95%氧化鋁陶瓷作為一類結(jié)構(gòu)陶瓷,要與金屬進(jìn)行封接,組成一個(gè)部件。特別是用在微波器件和真空開發(fā)管上的95%氧化鋁陶瓷通常把陶瓷-金屬封接性能作為重要指標(biāo)來考核。考核的內(nèi)容:陶瓷-金屬封接性能要求強(qiáng)度要高,同時(shí)要求氣密性要好。在電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SJ/T《真空開關(guān)管用陶瓷管殼》中規(guī)定,平均封接強(qiáng)度,采用標(biāo)準(zhǔn)瓷封接時(shí),σa≥90Mpa;采用三點(diǎn)法測(cè)試時(shí),σa≥90Mpa。封接件的氣密性,氦氣漏氣率Qk≤1×10-11PaM3/S
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本文“95氧化鋁”由科眾陶瓷編輯整理,修訂時(shí)間:2020-01-11 14:51:06
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