2021年6月雜誌專題

鈦與鈦合金用的燒結承燒治具

■福建省智勝礦業有限公司 / 葉進聰 副總工程師

人物介紹

葉進聰 副總工程師
現任福建省智勝礦業有限公司副總工程師。專業從事特種陶瓷粉體生產和研發15 年,積累豐富現場經驗。主持過多項省科技專項和科技重大項目,對特種陶瓷跨行業應用有較深入的瞭解。

李桂香 經理
現任福建省智勝礦業有限公司窯具事業部經理。專業從事耐高溫燒結承燒窯具的銷售和售後服務,人品信用好,有多年服務經驗,深得客戶信賴。

 

專業精密陶瓷製造者

福建省智勝礦業有限公司是一家專門製造精密陶瓷(Fine and Advance Ceramic) 的公司,由製造陶瓷粉末開始便掌握自主技術,製作的產品包含工業用耐酸鹼陶瓷閥門與配件、耐高溫的半導體製程用治具、耐高溫燒結承燒治具、陶瓷刀具等,如圖1 所示。智勝礦業一直以來都未在大中華地區推廣,主編輯好不容易從企業訪談資料找到專業公司,他們在歐洲、美洲、日本等區域是以JOHNCERA GROUP 品牌及網頁而知名於世,在全球的沃爾瑪(WAL-MART) 及日本買到的氧化鋯陶瓷刀絕大部分是出自智勝集團的產品。

 

衆裏尋他千百度

出自南宋 辛弃疾的《青玉案•元夕》中的這段詞,相信大家都朗朗上口。不過在智勝團隊中,我們對千百度的定義是指溫度,對於高溫在千百度之上的燒結過程,必須使用品質高的氧化物陶瓷才能通過耐受高溫、長期使用的考驗,不變形且不釋放陶瓷材料自身元素污染爐體和燒結的產品。

智勝團隊的氧化物承燒板產品的燒結控制,都是在最佳熟成燒結溫度並保持最高溫度,關鍵便是承燒板的原料來自自製的陶瓷前驅物原料,精準控制高純度的氧化物成分,在化學替代得到氫氧化物顆粒極微細小,最後賦予1200° C 煆燒除氫,再經過嚴格的球磨細化至奈米級顆粒,以保證燒結熟成時氧化物的熟成晶粒小於1μm,優點便是承燒板材不容易在高溫使用時產生變形。

十數年來憑藉智勝團隊的努力,已經通過日本客戶最嚴苛的要求,集團自己擁有從氯化物原料開始製作含乾壓、漿注、流延和陶瓷注射成形用的前驅物粉末(Precursor powder),因此可精確控制起始粉末的晶粒和粉體尺寸、添加物奈米級混合、以粉團造粒等參數,做出最高級的氧化鋁和氧化鋯陶瓷產品。尤其是以大流量化學工廠的酸鹼液體傳送,智勝團隊提供的大型氧化鋁閥零件是全球公認的高品質產品。

 

對付鈦與鈦合金以及沾黏性高金屬

尤其對於鈦與鈦合金和高碳高合金易沾黏在傳統陶瓷板的上面,因為鈦和鈦合金的奪氧性很高、而高碳和高合金容易發生液相的擠出,對於一般使用的傳統氧化鋁物陶瓷板(95~99% 高純度),這些含有非常少量的孔隙卻是最令人擔心的,因為鈦和鈦合金在燒結過程中會產生奪氧的特性、而高碳高合金則會發生液相的沾黏,這些現象都會因為承燒板的孔隙而加劇。因此,我們建議客戶採用高密度與超高溫燒結的氧化鋁高純度板,以及微米正方晶體氧化鋯(外又稱為微晶鋯),這些超高密的陶瓷板便能夠阻止以上缺陷。同時,因為密度高使得表面不參與金屬還原反應,相對的變形度也變小,平整度大幅提高。

在圖2 所示的幾個圖形是我們根據多年的經驗分享大家,根據日本在燒結鈦的經驗上來說,雖然氧化鋁可以承受更高的燒結溫度(氧化鋁>1650° C 下燒成;3Y氧化鋯~1450° C 下燒成),但是鈦對氧化鋁的奪氧能力比鈦對氧化鋯的奪氧能力高,經過實際的驗證表現出氧化鋯承燒板與治具才是較好的結果,但是也要注意到有海綿鈦塊(2~3cm 的大塊海綿鈦)的協助,利用表面積帶的海綿鈦塊的多孔性和結構鬆散性,可以搶奪系統中多餘的氣體以减少鈦與鈦合金燒結過程的氣氛污染。這分享給各位讀者。

圖1:(左上)化學工業用的陶瓷閥門總成;(中上)大型氧化鋁陶瓷球閥;(右上)氧化鋯陶瓷工業零件;(左下)超高溫燒結的高密度氧化鋁與氧化鋯承燒板;(中下)高密度氧化鋁匣鉢;(右下)色彩豐富的氧化鋯陶瓷刀(圖片來自JOHNCERA 自家產品照片)

在智勝集團送交的合作廠商多次反覆實驗的結果,包括1mm 和3mm 的氧化鋁和氧化鋯平板經過石墨爐的數十次燒結,均表明了上述的結果,但是必須提醒親愛的客戶,智勝集團的陶瓷板價格是半導體廠的規格,希望您在使用這些高品質的陶瓷板過程一定要注要到維護和清潔的重要性,員工們必須愛惜性脆的陶瓷板,避免碰撞與急速冷卻(過高溫打開腔體使冷空氣進導致的爆破),精細和昂貴的陶瓷承燒板是經不起粗暴的操作。

 

誠摯歡迎

福建省智勝礦業有限公司有幸與許多全球產業領導者建立聯繫,當然有希望與臺灣同胞和客戶共同成長,並成為您們值得信賴的長期合作夥伴,我們為您提供最先進的陶瓷產品。由於智勝集團對先進的陶瓷、化學和礦物有著極大的興趣和全面的瞭解,這些高端製程使用的輔具產品開發有著獨立的想法,並註冊了許多相關專利。臺灣與福建省的地緣最接近,智勝集團誠摯邀請臺灣客戶一起前來體會福建文化以及智勝的科技饗宴─精密陶瓷產品和應用。如您的企業是在臺灣,想要瞭解更多有關我們的產品訊息,除了透過外還可連系ACMT 和耀德技術咨諮詢有限公司,邱博士和ACMT 都能與您作更深入的討論。■

圖2:(左)氧化鋁的燒結承燒治具擺設法;(右)氧化鋯的燒結承燒治具擺設法

 

本篇文章由葉進聰 副總工程師與本期主編 邱耀弘 博士進行整理與匯總

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SMARTMolding編輯部

《ACMT 模具與成型智慧工廠雜誌》(ACMT SMART Molding Magazine),將擴大報導,如「先進成型技術」、「3D 列印」、「模具製造」、「智慧工廠」、「數位化轉型」、「自動化」等領域,為讀者帶來更多全新內容。內容上未來也將對業界的企業進行一連串的採訪報導,報導範圍不會僅限於臺灣,同時預計也推出對華東、華南,以及東南亞等地區的各家企業進行採訪報導,帶各位讀者領略這些企業的崛起過程與成功經驗。

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