材料介绍

什么是氧化铝陶瓷材料？

氧化铝陶瓷是一种以高纯度氧化铝(Al2O3)为原料制备而成的陶瓷材料，是应用最广泛的技术陶瓷(或称先进陶瓷、工程陶瓷)材料。

氧化铝陶瓷特性

• 高温稳定性：无负载时的工作温度为1000至1500°C。

• 密度低：仅为3.5g/cm3；是钢铁的一半；重量轻。

• 高硬度和耐磨性：洛氏硬度为HRA80-90；耐磨性是锰钢的266倍。

• 良好的电绝缘性：常温电阻率为1015Ω·cm，绝缘强度为15kV/mm。

• 热导率：20至30 W/MK，适用于导热和散热应用。

应用领域

• 电子行业：底板、基片、陶瓷膜、绝缘件等。

• 航空航天：飞机的阻热材料、耐热保护材料；替换火箭及涡轮发动机的高温结构件来减轻设备自重。

• 医疗器械：医疗装置、人工关节、牙科设备等。

• 汽车制造：发动机中的隔热材料、密封件、传感器及减震装置等。

• 机械工程：轴承、密封件、耐磨部件等。
  

CO 2 激光器切割氧化铝陶瓷测试

01

样品描述

材质

氧化铝陶瓷

厚度

2.0mm、2.3mm、3.0mm、5.5mm以及6.8mm.

测试目的

1. 了解CO ₂激光器在切割氧化铝陶瓷时的适用性。

2. 了解切割后的边缘质量。

02

测试过程

主要测试参数：
激光器型号	SR 15i & OEM 65iX
功率	参见以下测试过程
波长	10.6μm
频率	250Hz-10kHz
聚焦透镜	2.5英寸
喷嘴内径	2mm
辅助气体类型	压缩空气
辅助气体压力	3.5-6Bar

测试过程和结果

• 
  
• 1） 2.0mm氧化铝陶瓷

推荐参数：

激光器型号	SR 15i
功率	130W
占空比	40%
频率	700Hz
辅助气体	3.5Bar 压缩空气
切割速度	500mm/min

结果：切割质量良好，边缘光滑干净。

2） 2.3mm氧化铝陶瓷

推荐参数：

激光器型号	SR 15i
功率	130W
占空比	40%
频率	500Hz
辅助气体	6Bar 压缩空气
切割速度	350mm/min

结果：切割边缘光滑干净。

3） 3.0mm氧化铝陶瓷

推荐参数1：

激光器型号	SR 15i
功率	75W
占空比	20%
频率	500Hz
辅助气体	6Bar 压缩空气
切割速度	10mm/min

推荐参数2：

激光器型号	OEM 65iX
功率	120W
占空比	10%
频率	250Hz
辅助气体	6Bar压缩空气
切割速度	30mm/min

结果：出色的切割质量，边缘光滑无挂渣。


4） 5.5mm氧化铝陶瓷

推荐参数：

激光器型号	OEM 65iX
功率	120W
占空比	10%
频率	250Hz
辅助气体	6Bar压缩空气
切割速度	10mm/min

结果：切割质量良好，边缘光滑干净，没有明显挂渣和变色。

5） 6.8mm 氧化铝陶瓷

推荐参数：

激光器型号	OEM 65iX
功率	200-210w
占空比	15%
频率	1.25kHz-2kHz
辅助气体	6Bar压缩空气
切割速度	10mm/min

结果：切割的边缘质量良好。

03

测试结论

1.CO2激光器是否可以切割氧化铝陶瓷材料？

经过测试和分析，当选用合适的功率、占空比、频率、加工速度和辅助气压时，CO2激光器可以有效地切割氧化铝陶瓷材料。

2.切割后的边缘质量如何？

在切割2mm-6.8mm的氧化铝陶瓷片时，均可以得到较好的切割质量，边缘光滑干净，极少出现挂渣。

补充结论和建议：

• 采用降低频率、占空比和加工速度的方法，有助于减少热积累，降低材料内部的应力，有效预防裂缝和裂纹的出现，以上测试均以最佳切割质量作为基准展开。
  
• 对于厚度< 5mm 的氧化铝陶瓷片，激光束的焦点应该放在材料的表面，而对于厚度> 5mm的氧化铝陶瓷片，焦点应略低于表面1-1.5mm处，这有助于更有效地将激光能量传递到材料内部，实现更均匀的热分布，减少热应力，从而优化切割质量，并有效减少开裂和底部挂渣出现的可能性。
  
• 高气压（6bar）可以有效减少底部挂渣以及材料边缘的碳化现象，此外，还可以考虑使用氧气作为辅助气体。
• 对于所有的氧化铝陶瓷的加工，都建议在激光传输光路中加装后反射隔离装置(ATFR)，以防止反射光束对于光学器件的损伤。