电子陶瓷工艺原理图文.docx
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电子陶瓷工艺原理图文
电子陶瓷
第三章电子陶瓷工艺原理
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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
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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。
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（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
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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
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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
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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
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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:
¾化学成分
包括纯度、杂质的种类与含量、化学计量比
¾颗粒度
包括粉粒直径、粒度分布与颗粒外形等
¾结构
包括结晶形态、稳定度、裂纹与多孔性等
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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。
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二电子陶瓷原料与粉碎
1电子陶瓷原料
¾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。
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二电子陶瓷原料与粉碎
1电子陶瓷原料
¾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·ySiO2·zH2O。
（化学组成:
xAl
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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。
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二电子陶瓷原料与粉碎
1电子陶瓷原料
¾天然原料:
矿物,存在的形态很石英是一种结晶状的SiO
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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
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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。
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15二电子陶瓷原料与粉碎1电子陶瓷原料
¾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TiO2、ZrO2、PbO、Al2O3等氢氧化物Mg（OH2、NaOH等
盐CaCO3、BaTiO3、Mn（NO32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
¾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。
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二电子陶瓷原料与粉碎
¾
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
¾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
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二电子陶瓷原料与粉碎
3球磨法原理
¾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
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二电子陶瓷原料与粉碎
3球磨法原理
¾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球磨罐,置于同一旋转的圆盘上,使球磨罐“公转”,同时各个球磨罐又绕自身轴线“自转”。
当公转速度足够大时,离心力大大超过地心引力,自转角速度也相应提高,磨球不置于贴附罐壁不动,从而克服了旧式球磨机之临界转速的限制,大大提高球磨效率。
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二电子陶瓷原料与粉碎
3球磨法原理
¾高能球磨机（机械合金化:
a晶粒细化:
粉末在碰撞中反复破碎和焊合,缺陷密度增加,很快使颗粒细化至纳米级,产生晶格缺陷、晶格畸变,并具有一定程度的无定形化。
表面化学键断裂而产生不饱和键、自由离子和电子等原因,使矿物晶体内能增高,导致物质反应的平衡常数和反应速度常数显著增大。
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二电子陶瓷原料与粉碎
3球磨法原理
¾高能球磨机（机械合金化:
b局部碰撞点升温:
虽然磨罐内温度一般不超过70℃,但局部碰撞点的
温度要大大高于70℃,这样的温度将引起纳米尺寸的
化学反应。
在碰撞点处,产生极高的碰撞力,有助于
晶体缺陷扩散和原子的重排。
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25250oC-hydrotherm750oC-calcing
惰性气体保护球磨系
统
高能球磨机设备
示例¾高能球磨机研究实例－PMN-PT纳米粉体合成250oC-hydrotherm750oC-calcingJohnWang,et.al.,AdvancedMaterials,1999,11（3:
210-21326
材料楼22827
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