LED陶瓷基板烧成用高温超平板国产化探索研究

由进口超平板和试制超平板试样的化学组成分析可以看出：进口超平板和试制超平板的Al2O3 + SiO2含量都>99%，其中进口超平板的Al2O3含量略低于试制超平板，SiO2含量则略高于试制超平板，结合两者的烧成温度，两种超平板的纯度都比较高，主晶相应该都为刚玉相和莫来石相，并且进口超平板的莫来石相含量可能略高于试制超平板；进口超平板的低熔点化合物（K2O、 Na2O、CaO、Fe2O3）含量都略高于试制超平板，这说明在高温烧成时，进口超平板的液相含量会高于试制超平板，可能会使得进口超平板制品相对于试制超平板更加致密。

由进口超平板和试制超平板的常温物理性能对比可以看出：进口超平板的体积密度高于试制超平板，显气孔率低于试制超平板，这说明进口超平板比试制超平板更加致密，这可能是因为进口超平板成型更致密，且存在有更多高温液相，填充了气孔，增加了致密性；进口超平板的常温抗折强度高于试制超平板，一方面是因为进口超平板致密性更好，另一方面也有可能是因为更多高温液相的存在会使得进口超平板制品的基质与骨料结合得更加紧密。

由进口超平板和试制超平板的线性热膨胀系数对比可以看出：两种超平板的线性热膨胀系数相差不大，但进口超平板的热膨胀系数要小于试制超平板，这可能与两者的主晶相含量有关，莫来石的线性热膨胀系数（4.2 ~ 5.6 × 10-6·K-1）小于刚玉相（8.7 × 10-6·K-1），进口超平板的莫来石相含量要高于试制超平板，刚玉相含量则低于试制超平板。

将两批进口超平板和试制超平板送至佛山某陶瓷基板生产厂家进行现场使用，其中进口超平板的使用寿命平均在10次左右，部分试制超平板使用寿命已经接近于进口超平板，但整体的使用性能不够稳定。

 结 论：

（1）进口超平板和试制超平板的Al2O3 + SiO2含量都>99%，其中进口超平板的Al2O3含量略低于试制超平板，SiO2含量则略高于试制超平板，低熔点化合物（K2O、 Na2O、CaO、Fe2O3）含量都略高于试制超平板； 

（2）进口超平板的体积密度和抗折强度都高于试制超平板；

（3）进口超平板的现场使用平均寿命要高于试制超平板，且稳定性更好。

 展 望：

凝胶注模成型工艺自美国橡树岭国家重点实验室于20世纪90年代初发明以来，一直是材料学领域研究的重点，起初用于陶瓷的制备。凝胶注模成型工艺将传统的陶瓷工艺与聚合物化学知识有机结合起来，将有机单体聚合成高分子的方法灵活地引入到陶瓷的成型工艺中，该工艺主要通过制备低黏度、高固相体积分数的浆料，再将浆料中的有机单体聚合使浆料原位凝固，从而获得高密度、高强度、均匀性好的坯体。坯体经过干燥、排胶和烧结等工序后，可直接制备出复杂形状的近净尺寸部件。

所以，采用凝胶注模成型工艺来制备LED 陶瓷基板烧成用超平板，有望解决国产超平板所存在的高温稳定性差、同一性差以及高温平整度不高等问题。

节选自《佛山陶瓷》2017.8期