电子陶瓷讲义.ppt

第二章电子瓷成型原理,粉压成型原理塑法成型原理流法成型原理其它成型工艺,由坯料（泥料）进一步加工成坯体的工序称为成型,2-1粉压成型,干压成型等静压成型,一、干压成型,1、原理：造粒，流动性好，粒配合造的料粉，倒入一定形状的钢模内，借助于模塞，通过外力便可将粉料压制成一定的坯体。粉粒之间进一步靠近，使胶体分子与粉料表示之间的作用力加强，而使坯体只有一定的机械强度。,2、粉料堆集密度,堆积密度是指加压前粉料在模具中自然堆积或适当振动所形成的填充程度。,（1）堆积方式：等径球：密度可达74.05%（相对）立方：密度可达52.36%，振动，密度可达60%一般瓷料（粉种）干压成型时，振动加料，多振动加料可有效提高坯体密度。,（2）粒径配比：粗细搭配，粗颗粒占70%时，填充率最高，半径相差愈高，则填充率愈高。,（3）流动性：粉粒之间，粉粒与模壁之间的摩擦力小，则粉料的流动性好。粒形：球磨，喷雾干燥或造粒后（适当球磨）外形接近球形，流动性好。振磨，大球磨，外形不圆润，呈多角形，流动性差。,3、加压方式与坯体密度,（1）单项加压压力梯度，由于粉粒之间以粉粒与模套之间，摩擦阻力引起的。润滑性差，则阻力大，压力差则大。,则压力差越大，细长压差大。,（2）双向同时加压：上下压头同时朝模内加压，实际压力差，导致体密度也就只有上述方法的一半。,（3）双向先后加压；先上、而后下、加压，由于两次加压压力传递较为彻底，有利于气体排出。,或更薄的片坯压制，常作用一模多孔的单向快速冲压法。,圆片电容器，微调电容器动片，集成电路基片，可采用快速冲压法,4、压力大小与坯体密度,必须充分考虑堆集体孔隙中所含气体的排除问题，当粉粒之间自然形成的排气孔道尚未完全堵塞之前，坯体密度将随压强和加压时间而增加，当排气孔道绝大部已经受压堵塞时，坯体密度将随压强增加而接近饱和。,因为固态粉粒本身几乎是不可压缩的，尚未排出的剩余吸附气体，又找不到通往坯体外面的出路，故压强的增加只能使闭气孔压缩。压力去除后（时），闭气孔可能重新扩大，回弹，反而可能使出模的压坯起层、开裂或破坏良好的粘贴组织，而使坯体机械强度降低。故压强过大，反而会带来不良作用。弹性后效,5、升压速度和保压时间,升压过快，保压时间过短，使本来可排出的气体来不及排出。同时压力尚未传递到应有的深度，外力就已卸除，不能达到比较理想的坯体质量。,6、干压成型优缺点,优点：（1）工艺简单，操作方便，小批量试制，大批量生产；（2）周期短，工效高，易自动化生产；（3）含水量少，胶合剂亦少；（4）密实、尺寸精确，烧成收缩小，强度高。,缺点：（1）加压设备，瓷件大则加压大（2）模具，每种产品一套模具，要求高，结构复杂时难压制；（3）模具磨损，带来污染；（4）轴向加压，缺乏侧向压力；（5）粉料本身高内摩按力，坯体结构有明显的各向异性；（6）仅限于圆形，薄片状电子元件，很难用于外形复杂，大型产品的生产。,二、静压成型,1、原理：帕斯卡原理，特点:等静压能使产吕受到均匀的各向加压。（1）湿式等静压：将预压好的粉料坯体，包封于弹性的塑料或橡皮胶套之内，然后置入一个能承受高压胀力作用的钢筒之内，通过进液口，用高压泵将传压液体打入筒内。胶套内的工件，在各个方向受到同等大小的压力。传压液体可用水，甘油或重油，又称静水压成型。100200兆帕100200Mp,干压成型，只能作一维方向加压，产品结构和强度各向异性,优点：模具无严格要求，压力易调节，坯体均匀致密，烧结收缩小，各向均匀一致，适合于压制复杂、细长产品。缺点：设备复杂，操作繁琐，生产效率不高，只限于特殊电子元件，及宇船和其它高温强度要求高的材料。,2-2塑法成型原理,湿塑法是一种古老的陶瓷成型方法，祖先第一次制造陶器就采用湿塑法，旋转的底盘上（泥料），用手拉捏，生产具有一定回转同心度的中空，薄壁的圆形产品。,电子产品很少利用该法湿法原理，挤制成型，轧膜成型要求泥料具有充分的可塑性，有机结合剂和水分比干压成型多,1挤制成型,真空除气（练好的泥料）,圆形挤制筒内,上方活塞旋加压力,下端机嘴挤出各种形状坯件,（棒状，管状）,凉干再割切成一定长度,电阻基体，管式电容等,要求泥料：流动性，足够细度和圆润的外形，需用溶剂，增塑剂，粘合剂，泥料的高度均匀。,挤制成型机嘴结构,2轧膜成型,电子瓷粉料,两辊轴之间混炼,溶剂挥发,厚膜（粗轧）,加有机粘合剂（PAV）和溶剂（水）,调近轧辊间距，折迭，转向，反复轧炼,均匀，致密光洁和厚度为止,一定湿度不干燥,冲切,特点：练泥和成型同时进行,厚度1mm以下坯片，0.15mm左右，厚度，则粉料愈细,真空练泥挤制机示意图,1-喂料斗；2-刀练泥；3-真空除气；4-螺旋推进；5-模嘴,2.3流法成型,包括：流延法，注浆法和热压铸法。共同特点，,足够的流动性,共同特点：足够的流动性,适当地控制泥浆的酸碱度，控制胶粒大小，吸附层及扩散层的电荷分布，可获得泥料良好流动性,与粘土相似，陶瓷粉连同有机结合剂构成了胶粒单元，这种水化了的胶粒也常带有一定的电荷，如果各胶粒都带有足够大的同类电荷，其间产生一定斥力，胶粒不会过分靠近、凝聚，保持稳定悬浮具有很好的流动性,所带电荷甚微，胶粒相互靠近，作用力大，流动性差，需要添加稀释剂，抗聚凝剂,两类：无机电解质，有机高分子,一、流动性：,1无机稀释剂：Na2SiO3Na2CO3NaPO3等，也有单宁酸钠，松香皂等。水解后产生钠离子，大半径Na+受负电粉粒作用进入吸附层或扩散层，取此小半径的H+，使胶粒半径加大，削弱胶粒间作用力。,但Na+对点性能的影响大，近代电瓷中少用,2有机稀释剂：阿拉伯树胶，脂肪酸，天然鱼油。必须具有不饱和碳双键C=C的高分子物质、分子量不宜过大，聚合度不超过50为宜,不饱和键高分子物质，能很好地附着于活性极高的粉粒表面，而将其具有对称结构的中性链节朝外，加大胶粒距离，削弱极化与诱导使用，使流动性增加,二、流延法(刮刀法),二、注浆成型,以水为溶剂、粘土粘合剂的流态成型方法，广泛使用日用瓷，建材瓷、美术瓷、电子瓷忌用粘土，故用不多,下面主要以传统粘合瓷为例加以说明：,1、成型过程：水分3035%浆料，石膏模中，水分向石膏模壁渗透料浆沿石膏壁壳固化，到一定厚度，倒出余量浆料（实心不用倾出）,水分只靠重力和毛细管作用为石膏模所吸收，以及自然干燥,2、石膏模：,石膏天然矿产品，2水硫酸钙生石膏,140180C煅烧半水石膏，又称熟石膏，,半水石膏遇到水，又会与水结合生成针状晶体凝块，若这种吸水结晶凝固过程在一定模子中进行，凝固后，便可获得按产品所需的石膏模具,（1：1）石膏：水5060C烘干，去除吸附水，多孔石膏模具,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非