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這款軍工專用的陶瓷材料真是深藏不露
2020年12月15日 發布 分類:行業要聞 點擊量:103
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近期導熱填料的應用是粉體圈的一大熱點,而其中一些耳熟能詳的材料,如氧化鋁、氮化硼、氮化鋁等都有相當多的高校和企業在研究,但這一領域的“優秀成員”遠不止如此,比如國內只有少數幾家企業在生產的冷門材料——氧化鈹(BeO)。

提起氧化鈹,大家的通常印象是有毒,這一點也確實限制了它的推廣,在制備過程中提高了技術門檻,但需要強調的是,將氧化鈹制成陶瓷后,是無毒的,且生產過程中的毒性隱患也可預防、可處理,因此不應該“談鈹色變”。

小編最近實地考察了一家新興的氧化鈹陶瓷企業:中鳴(寧德)科技裝備制造有限公司,在較為深入的了解了氧化鈹陶瓷的相關知識后,深感這款材料真的深藏不露,低調的外表下,是驚人的實力。

中鳴董事長江瑞昌(左)、技術負責人趙艷林(右)、粉體圈編輯吉純(中)

那它具體都有哪些突出的性能呢?

首先是導熱,氧化鈹陶瓷具有極高的導熱性能,僅次于銀、紫銅,比目前廣泛使用的氧化鋁陶瓷高一個數量級,近似于純鋁,優于各種鐵合金,是所有陶瓷材料中導熱率最高的材料。目前國內生產的氧化鈹陶瓷導熱系數普遍都在200W/m·K以上,中鳴目前的產品能達到280W/m·K。

氧化鈹陶瓷還具有較高的電阻率和較大的擊穿強度,同時高頻損耗低,還有低的介電常數。另外機械強度也很高,具有良好的抗熱沖擊性能和化學穩定性。

由于在熱、電、核、力等方面性能優異,氧化鈹陶瓷可在航空航天領域用作托架部件和裝配件,可在核工業中用作原子反應堆中的中子減速劑和防輻射材料,可用于高性能、高功率微波封裝件和寬帶大功率電真空器件,可用作熔融稀有金屬和貴金屬的坩堝,比如鈾和钚,還可作為耐火材料用于加熱元件的耐火支持棒等等,在各領域都有極佳的用武之地。

氧化鈹

氧化鈹陶瓷的典型性能

早在20世紀30年代,氧化鈹陶瓷就在冶金領域有了應用,其后多年全世界的材料學者一直未停止這款材料的研究,先后開發出核反應堆和電子器件等領域的應用,但它并未在陶瓷材料的發展中占據主流,其原因主要有兩點:

1. 原料較為稀有,價格昂貴,且制備過程中由于材料的毒性進一步增加了成本,世界上僅有少數國家有安全生產的技術實力,一般的應用領域還真負擔不起;

2. 氧化鈹陶瓷的一些性能特性在軍工領域有著必要的需求,很難被其他材料替代,所以長期以來在原料上被嚴格管控,產品也幾乎只供軍工需求,極少用于民用,也就失去了推廣的機會。

在與中鳴的董事長和技術負責人的訪談中,小編了解到國內有實力做氧化鈹陶瓷的企業僅有宜賓紅星電子(原799廠)、上海飛星和中鳴等少數幾家,目前中鳴廠房占地2000平方,正在積極擴產,加大氧化鈹陶瓷在民用領域的產量,主要生產氧化鈹陶瓷、鈹銅合金,及各類集成電路高功率電子產品的加工,和相關材料的研發、制造,對于氧化鈹陶瓷的精細加工,有獨特的專業技術。

氧化鈹

氧化鈹

氧化鈹

各類氧化鈹陶瓷基片和結構件

如以上幾張圖所示,目前中鳴生產的氧化鈹陶瓷能做到非常精密的結構件,別看它們個頭小,卻是本事不??!在2000多攝氏度的高溫下依然能正常工作,在同等的厚度下,氧化鈹基片可以使用的頻率比氧化鋁基片高出20%。

還有一些其他的高端產品令小編大開眼界。

厚膜氧化鈹金屬化產品

氧化鈹陶瓷基片或者基體通過鎢錳或者鉬錳活性金屬化方法實現厚膜金屬化,再通過鍍鎳、圖形刻蝕的方式得到產品電路,主要用于微波功率電路、集成電路中??珊感粤己?,鍍鎳后抗拉強度超過20MPa,還原氣氛800℃左右燒鎳不起泡。

氧化鈹

行波管收集極用瓷瓦

主要用于目前X、Ku波段行波管收集極中,在其中起到絕緣和散熱作用,主要特點是產品外形復雜、尺寸精度要求較高,采用等靜壓預先成型為筒狀后切割加工而成,保證瓦塊的致密性的同時有能保證瓦塊安裝過程的同心度要求。

氧化鈹

衰減瓷產品

具有尺寸精度高、機械強度大、放氣量小、熱導率高、熱穩定性好等特點,可用于多注速調管等微波電真空器件中作為吸波材料。

氧化鈹

氧化鈹陶瓷坩堝產品

使用高純氧化鈹材料制作,可作為熔制稀有金屬和高純金屬Be、Zr、Pt、V等的坩堝,熱導率高、熱穩定性極好。

氧化鈹

氧化鈹薄膜金屬化基片

拋光的氧化鈹陶瓷基片上濺射電阻薄膜和導電薄膜,經電鍍、光刻,可形成具有部分無源元件和導電電路的基片,貼裝芯片和各種片狀元件,鍵合互連后可形成特定功能的電路模塊。

氧化鈹

氧化鈹

相較于傳統的陶瓷材料,氧化鈹陶瓷的產品應用看起來令人感覺有點“不接地氣”,是不是在產品形式和應用領域上都有種耳目一新之感呢?這就是為什么說它深藏不露,傳統的陶瓷應用氧化鈹陶瓷也可以滿足,但在這些新興的高端領域,其他的陶瓷材料可能就在性能上顯得“捉襟見肘”,無法滿足一些特殊要求了。

目前氧化鈹陶瓷在民用市場仍是一種相對陌生的材料,它的優良性能還未得到足夠的挖掘和應用,但小編相信,隨著科技的飛速發展,各類高新產業迫切需求創新突破,而材料對于產品性能的提升至為關鍵,氧化鈹陶瓷的“一身本領”終將會大放異彩!

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