电子材料原理part05.ppt

二、粉料的塑化和造粒 (一) 陶瓷粉料的塑化 1、塑化原因 陶瓷是一种具有高硬度、脆性、无延伸性的材料，难以加工，因此在烧结前要制成所需的形状—坯体。而坯体的成型则要求粉料具有可塑性，因此必须对无塑性粉料进行塑化。 2、塑化途径 加入增塑剂—能粘连瓷料，使瓷料具有可塑性。 3、无机增塑剂及其塑化 粘土化学成份及结构 粘土—含水硅酸铝XAl2O3·YSiO2·ZH2O或称水合铝硅酸盐。晶体结构以SiO4四面体为骨架，SiO4四面体彼此以O2-作为顶点相互接连，并位于同一平面。 (2) 塑性来源 塑性来源—粘土的高度亲水作用 根据水化膜的厚薄，粘土粒子通过水化膜相互靠近，相互吸引而产生粘聚力。具体作用可用下面的式子表示。 (3) 粘土的塑化作用 在含有大量瘠性粉料中加入百分之十几的粘土可使瘠性粉料具有相当好的可塑性。 若在瘠性粉料中加入少量粘土，把粘土胶粒中介于瘠性粉料之间，它能将瘠性粉粒牢固粘附，即使含有少量的憎水粉粒，亦能很好地分别包围且裹夹于其中，整个泥料体系仍具有足够的可塑性。 (4) 粘土的憎塑范围 ①成份全为瘠性憎水粉料，不适宜采用粘土作为增塑剂。 ②对于瘠性亲水粉料则可用少量粘土作为增塑性。 ③高要求电子陶瓷，如压电、铁电、半导、电光瓷不允许使用粘土。 (5) 粘土增塑剂的优缺点 天然原料，价低，增塑性能好。杂质含量较多，高温烧结后杂质一般会残留于玻璃相中，使产品耐压性能下降，介电损耗增加。 4、有机增塑剂（粘合剂） 通常将有机增塑剂称之为粘合剂或粘结剂，作为瓷料粘合剂的有机物质有许多。不同的成型方法，不同的原料往往采用不同的粘合剂。 (1) 干压成型用主要粘合剂 石蜡、聚乙烯醇溶液、亚硫酸纸浆废液、高频清漆(酚醛漆)。 (2) 挤压成型用主要粘合剂 糊精、羟甲基纤维素和甲基纤维素水溶液、桐油。 (3) 热压铸成型用粘合剂 热压铸成型常用石蜡作为有机粘合剂，并以油酸、蜂蜡、硬脂酸、软脂酸、植物油等表面活性物质进行改性。 (4) 轧膜成型用主要粘合剂 聚乙烯醇(PVA)、聚醋酸乙烯酯。 (5) 流延成型用主要粘合剂 主要分为四类，即粘结剂、增塑剂、溶剂和润湿剂。 ① 粘结剂—聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。 ② 增塑剂—用PVA时可用甘油、磷酸、乙二醇等作增塑剂；用PVB时 可选用邻苯二甲酸二丁脂，癸二酸二丁脂作为增塑剂。 ③ 溶剂—水溶性溶剂有水和乙醇；非水溶性的溶剂有甲醇、乙醇、 丙醇、丁醇和环乙酮。 ④ 润湿剂—海洋鱼油、蓖麻油和17碳第二烃基磺酸纳等。 (6) 注浆成型用主要粘合剂 羟甲基纤维素、阿拉伯树胶粉。 5、配制方法 各种不同的有机增塑剂均有各自不同的配制方法，配制这些增塑剂时都要有一定的条件和操作顺序。 注意事项： 聚乙烯醇是一种极性高分子物质，分子本身之间有相当大的吸引力故常温下不易在水中溶解，只有当温度超过70℃时借助于热激活作用才能有比较好的溶解度，但温度超100℃聚乙烯醇则开始脱水并转化为环状或支链状结构，使其溶解度、可塑性及粘合能力均逐步降低，颜色变深。 6、有机增塑剂增塑机理 以聚乙烯醇为例说明(见书P34图1-23)。 分子结构： 聚合度n=1400～1700 机理—分子链中含有强极性羟基（—OH），它与水极性分子产生很强的吸引力，呈酸性。 7、润滑剂及其作用 润滑剂—有机低分子物（油脂类），例如：甘油等。常用润滑剂有甘油（丙三醇）、乙二醇、硬脂酸、软脂酸、油酸、变压器油、植物油及动物油（例如，鱼油）等。 8、使用有机粘合剂注意事项 (1) 防止还原作用 有机粘合剂是碳、氢、氧的高分子化合物，在较高温度之下有可能生成CO、CO2、H2O(气)和C。CO是一种强还原剂，对含钛（Ti4+）等陶瓷原料如TiO2、BaTiO3、(Pb1-xZrx)TiO3等均有还原作用。例如CO还原气氛使TiO2等含钛陶瓷原料被还原有下列反应： TiO2+2CO = Ti+2CO2 (2) 用量适当 用量过多—干压成型时粘模具；用量过少—干压成型时坯体开裂分层。一般添加量为总重量的3%～10% 。 (3) 控制挥发温度 (二) 陶瓷粉料的造粒 1、什么叫造粒 造粒是在原料细粉中加入一定量的塑化剂，制成粒度较粗，具有一定假颗粒粒度级配、流动性好的团粒，以利于电子陶瓷坯料的压制成型。 2、为什么要造粒 造粒—有利于压制成型 造粒结果是将许多细粉粒混合成一颗相对较大、较粗、较圆的粗颗