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电子陶瓷 第三章电子陶瓷工艺原理 1 第三章电子陶瓷工艺原理 一电子陶瓷工艺概述 二电子陶瓷原料与粉碎 三电子瓷料合成原理 四电子陶瓷成型原理 五电子陶瓷烧结原理 六电子陶瓷表面加工 2 一电子陶瓷工艺概述 1 电子陶瓷基本工艺: 通常,从性能的改进来改善陶瓷材料的功能,需要从两方面入手:①内部组成:从材料的组成上直接调节,优化其内在品质②外界条件:改变工艺条件以改善和提高陶瓷材料性能,达到获得优质电子陶瓷材料的目的。 电子陶瓷基本工艺一般包括如下过程: 原料处理和加工、电子瓷料合成、成型、烧结、表面加工等基本单元操作。 3 (a(b (c(d(e (g (f (h 一电子陶瓷工艺概述 2 电子陶瓷工业化流程: 造粒与成型 喷雾造粒干压成型 6 一电子陶瓷工艺概述 2 电子陶瓷工业化流程: 烧结与表面金属化 陶瓷烧结印刷电极 7 一电子陶瓷工艺概述 2 电子陶瓷工业化流程: 测试与包装 测试分选编带包装 8 二电子陶瓷原料与粉碎 1 电子陶瓷原料 2原料粒度与粉碎 3球磨法原理 9 二电子陶瓷原料与粉碎 1 电子陶瓷原料 原料对电子陶瓷的性能至关重要,对于电子 陶瓷的粉料,必须了解下列三方面情况: ?化学成分 包括纯度、杂质的种类与含量、化学计量比 ?颗粒度 包括粉粒直径、粒度分布与颗粒外形等 ?结构 包括结晶形态、稳定度、裂纹与多孔性等 10 二电子陶瓷原料与粉碎 1 电子陶瓷原料 原料的化学成分,直接关系到电子陶瓷的各项物 理性能是否能够得到保证,而颗粒度与结构主要决定 坯体的密度及其可成型性。 粒度越细,结构越不完整,则其活性(不稳定性、可烧结性越大,越有利于烧结的进行。 电子陶瓷原料有天然原料和化工原料两类。 11 二电子陶瓷原料与粉碎 1 电子陶瓷原料 ?天然原料: 直接来源于大自然,如粘土,石英,菱镁矿,刚玉矿等。 特点是含杂质较多,但价格便宜。 只要产品性能符合相应的标准和使用要求,生产中往往挑选和使用纯度尽可能高的天然原料,以降低生产成本。 12 二电子陶瓷原料与粉碎 1 电子陶瓷原料 ?天然原料: 粘土是自然界中存在的松散的、膏状、多种微细矿物的混合体,其主要成份是含水的铝硅酸盐矿物 O3·y SiO2·zH2O。 (化学组成:xAl 2 粘土具有良好的可塑性和粘合性,加水后成为软泥,能进行塑性成型,烧后又变得致密坚硬。 Fe2O3、TiO2等是粘土类原料中的有害杂质,使坯体在烧成时产生熔洞、斑点等缺陷,同时影响瓷体的电绝缘性。 13 二电子陶瓷原料与粉碎 1 电子陶瓷原料 ?天然原料: 矿物,存在的形态很石英是一种结晶状的SiO 2 多,有水晶、玛瑙、石英岩(石英多晶体等。 ]互相以顶点连接而成的三维空间石英是由[SiO 4 架状结构。由于以共价键连接,结构紧密,空隙小,其它离子不易侵入网穴中,因而硬度与强度高,熔融温度也高。 石英在陶瓷制备中起着骨架作用、提高陶瓷的机械强度,绝缘性能及化学稳定性,抗腐蚀性等。 14 15二电子陶瓷原料与粉碎1 电子陶瓷原料 ?化工原料: 化学方法提炼,提纯而得,由专业厂家完成,有多等级,标明含杂量,是电子陶瓷生产中最常用的原料。 如:氧化物TiO 2、ZrO 2、PbO 、Al 2O 3等氢氧化物Mg(OH2、NaOH 等 盐CaCO 3、BaTiO 3、Mn(NO 32等 杂质并非都有害,有的能与主成分形成低共熔物促进烧结;有的能作为离子补偿提高电学性能特点是纯度和物理特性可控。 二电子陶瓷原料与粉碎 2 原料粒度与粉碎 ?粒度: 指粉粒直径大小,作为陶瓷的粉料,其粒度通常在0.1~50微米之间。一般而言,粉料的粒度越细,则其工艺性能越佳。 例如,当采用挤制、扎膜、流延等方法成型时,只有当粉料达到一定细度,才能使浆料达到必要的流动性、可塑性,才能保证制出的坯体具有足够的光洁度、均匀性和好的机械强度。此外,粒度越细,烧结温度越低。 16 17 二电子陶瓷原料与粉碎 ? 粒度与形貌评价: 粒度分析仪电子显微镜 二电子陶瓷原料与粉碎 2 原料粒度与粉碎 ?粉碎: 机械能转换为表面能的能量转化过程,即粉碎机械的动能或所做的机械功,通过粉料之间的撞击、碾压、摩擦,将粉料砸碎、破裂或磨去棱角等,使粉碎的比表面增加,因而表面自由能增加。 几种典型的粉碎技术: 球磨、振动磨、搅拌磨、砂磨、胶体磨、气流磨 18 二电子陶瓷原料与粉碎 3 球磨法原理 ?球磨机: 影响球磨效率的因素: ①球磨机的转速低于临界转速 ②球磨机装载量一般装载量占磨罐容积的 70%~80% ③大小球配比、磨球形状、硬度及质量 ④料、球、溶剂(水或乙醇等之比 ⑤球磨时间的选择 20 二电子陶瓷原料与粉碎 3 球磨法原理 ?行星磨机: 行星磨机是球磨机的一种,也称微粒球磨机。 行星磨机采用四只相同重量的