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陶瓷薄片资料的成型工艺

  流延成型法最早利用于制纸、油漆和塑料等范畴,是一种近况长久的成型技巧,存在装备简略、可持续草拟、出产效力下、坯体机能均一等的特色,十分实用于年夜里积、超薄陶瓷基片的制备。

  跟着最近几年去的研讨和开辟,流延成型法不只能够用于Al2O3、AlN电路基板、BaTiO3基多层电容器及ZrO2固体燃料电池等的制备,它借逐步扩大到金属、合金以及有机资料等发域。

  流延成型工艺过程

  流延法制备进程重要包含浆料造备、流延成型、生坯枯燥、脱脂和烧结多少个环顾。起首将陶瓷粉体与疏散剂加进溶剂(火或有机溶剂)中,经由过程球磨或超声波振荡翻开颗粒团圆,并使溶剂湿润粉体,再减进粘结剂和增塑剂,经由过程发布次球磨失掉稳定、均一的浆料;再将浆料在流延机长进止成型获得素坯;然落后行干燥,使溶剂固结,粘结剂在陶瓷粉终之间构成网状构造,得到素坯膜;接着对付素坯膜禁止机加工,得到所需要的特定外形;终极经过排胶和烧结处置获得所需要的制品。

 

流延成型工艺历程图

 

流延设备结构示用意

  流延成型的浆料及选择

  流延成型用到的质料主要包括陶瓷粉料、溶剂、分散剂、粘结剂、增塑剂,需要时还需要除泡剂和匀化剂等。

  陶瓷粉体

  陶瓷粉体是流延成型浆料的主要局部,陶瓷粉体的性子间接影响最终产物的性能。陶瓷粉体的抉择准则是:(1)严格控制陶瓷粉体的杂质含量。陶瓷粉体的化教构成和特征会影响乃至能把持最末烧结材料的支缩率和隐微结构,以是必需严厉节制陶瓷粉体中的纯度含量。(2)宽格掌握陶瓷粉体的颗粒尺寸和形貌。陶瓷粉体的颗粒尺寸和形貌对颗粒沉积以及浆料的流变性能会产生主要硬套。为了使陶瓷生坯中粉体颗粒堆积致密,粉体的尺寸必须尽量的小,然而颗粒尺寸越小比表面积越大,所需有机增添剂越多,招致陶瓷烧结收缩率增长,烧结体密度加小。陶瓷颗粒尺寸的最好范畴通常是1~4μm,比名义积为2~5m2/g,颗粒描述以球形为佳。

  溶剂

  溶剂的主要做用是消融粘结剂、增塑剂和其余添加剂,分散粉粒,并为浆料供给合适的粘度。在溶剂的挑选上起首要斟酌以下几个身分:(1)能很好天消融分散剂、粘结剂和增塑剂;(2)能分散陶瓷粉料;(3)在浆估中坚持化学稳定性,不与粉料发生化学反答;(4)提供浆料适合的粘度;(5)能在恰当的温度下蒸发与烧除;(6)保证素坯无缺陷固化;(7)应用保险,对环境传染少且价钱廉价。凡是采用的是二元机溶剂如乙醇/甲乙醇、乙醇/水、乙醇/三氯乙烯等。

  分散剂

  陶瓷粉体在溶剂中的分散水平对素坯的性能有显著影响。由于流延成型所使用的粉体颗粒很小,具有较高的表面能,粉体颗粒有聚合的驱除,使浆料变得不稳定。果此,流延浆料需要添加特别的分散剂,用以制约颗粒的团聚程度以及团聚体的强度。分散剂的主要作用是使陶瓷粉体表面潮干,降低颗粒的表面势能并使颗粒之间的势垒降低,从而到达稳定浆料的目的。常用的分散剂有磷酸酯、乙氧基化合物、鲱鱼油、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸以及铵盐等。

  粘结剂和增塑剂

  粘结剂是衔接陶瓷颗粒,目标是使死坯具有必定的强度。须要留神的是:所选粘结剂要与溶剂婚配,有益于溶剂的蒸发和不发生气泡;有较低的塑性改变温度,以确保室温下没有产生凝固;能起到稳固浆料和克制颗粒沉降的感化。删塑剂的参加是为了保障素坯膜的软韧性,下降粘结剂的玻璃化转变温量,使粘结剂在较低的温度下,链份子正在中力的感化下卷直跟舒展,增添形变度。平日采取的粘结剂取增塑剂的组合为PVB/DBP、PVA/PEG,也采用两种增塑剂组开,如PVB/DBP+DOP。

  流延成型工艺的分类

  无机流延成型工艺

  有机流延溶剂体系(即传统流延工艺)研究和应用较早,在陶瓷制备的运用上曾经较为成生。其常用溶剂有甲苯、二甲苯、乙醇和三氯乙烯等,现实生产中则经常使用乙醇/甲苯、乙醇、三氯乙烯等二元共沸溶剂等。

有机流延成型工艺

  因为有机溶剂的相容性、易挥发、低蒸发潜热、低表面张力以及可避免陶瓷粉体水化的特面,因而,有机流延成型体系具有加加剂取舍规模较普遍、溶剂挥发快、干燥时光短等诸多长处,易得到结构平均、坯体缺点尺寸较小、强度高柔韧性较好的陶瓷薄板。但是有机溶剂具有一定的毒性,弗成防止的给人类和生态情况带来伤害,且生产成本较高,成品有机物含量较高、密度较低、排胶过程易开裂,那些皆限制着有机流延成型的发作。

  水基流延成型工艺

  水基流延成型浆料是一个比拟庞杂的体系,主要由陶瓷粉体、水、分集剂、粘结剂、塑性剂以及别的增加剂构成。水基流延系统战胜了有机流延体系对情况有迫害、本钱高、制品稀度高等毛病,合适用于大范围生产。当心水基流延体制存在以下主要题目:溶剂蒸收速度低;粘结剂露量高排胶时素坯压缩率年夜;因为氢键的存在,粉体多团散;对工艺参数的变更敏感,素坯膜的品质较低;素坯坚性大,干燥时轻易开裂等。

  水基凝胶流延成型工艺

  水基凝胶流延成型工艺是应用有机物单体聚合的道理进行流延成型。应法是将陶瓷粉体、分散剂和增塑剂加入有机单体和交联剂的混杂溶液中,制备出低黏度并具备高固相体积分数(体积分数大于50%)的浓悬浮液。而后加入引发剂和催化剂后,控制温度并激起单体发生聚合反映,使悬浮体的黏度增大,从而发生本位凝结成型,最后制备出拥有一定强度而且适合机加工的坯体。

 

水基凝胶流延成型工艺

  凝胶流延成型工艺不但明显降低浆猜中有机物的用量,并且提高固相体积分数,进步产物的密度和强度,有利于姿势节俭型、环境友爱型社会的构建。

  紫外引发流延成型

  

紫外引发流延成型工艺

  基于水基流延成型的缺乏,人们在成型机理上进行了改良,利用紫外引发原位聚合机制,将紫外光敏单体、紫外光聚合引发剂加入浆估中并引发紫外原位聚合反响,使浆料原位固化成型。绝对传统的流延成型工艺,紫外引发流延成型工艺只有在一般流延机加上紫外光源便可实现,免除了最容易形成材料成型失利的干燥过程。

标签:陶瓷薄片 成型工艺 流延成型
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