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摘要

本文首先对现有陶瓷成型方法进行了系统分类，并扼要地介绍了各种成型方法

的原理及优缺点，阐明了现代技术陶瓷对成型工艺的要求，重点介绍了凝胶注模成

．

型工艺的原理、优点、发展及应用。

论文系统研究了ＢａＴｉ０３基半导体陶瓷凝胶注模成型工艺，包括高固相含量低粘

．

度浆料的制备、凝胶注模成型、坯体的干燥和烧成、陶瓷的显微结构与性能等方

面，并成功地制备了显微结构均匀、形状复杂的陶瓷制品，如蜂窝状陶瓷发热体

等。主要研究内容包括：

（１）根据胶体静电稳定、空间稳定、静电空间稳定机制和流变性质，分析了颗粒

表面电位、溶液离子强度、颗粒半径、聚合物的吸附层厚等对胶体稳定性和流变性

的影响，提出了制备高固相含量、低粘度、稳定的陶瓷浆料方法和措施。

（２）通过沉降实验和流变性测量，研究了分散剂柠檬酸三铵、聚甲基丙烯酸铵分

别对ＢａＴｉ０３悬浮体的分散和稳定作用，确定了分散剂最佳使用条件。柠檬酸三铵用

．

量为Ｏ．５％，ｐＨ＝７—９时，可获得用于凝胶注模成型的浆料最高固相含量为４２ｖ０１％。

ｊ聚甲基丙烯酸铵用量为Ｏ．３．０．４５％，ｐＨ＝９．２时，可获得用于凝胶注模成型的ＢａＴｉ

浆料最高固相含量为５０ｖ０１％左右。

（３）利用自由基聚合理论分析了凝胶注模成型坯体中聚合物网络的形成过程，并

将可操作时间与初级自由基的生成反应速度联系起来，分析和研究了温度、引发剂

和催化剂用量对可操作时间的影响规律。不同环境温度下，可操作时间根据需要通

过引发剂和催化剂用量进行调整。

（４）实验发现，凝胶注模成型湿坯干燥收缩发生在干燥初期，干燥收缩停止时，

被排除水份只占湿坯总水份的２０．３０ｗｔ％左右。根据凝胶注模坯体干燥机制，起初

２０—３０％水份的排除速度决定了坯体的变形和开裂，而后面７０．８０％水份的排除速度决

定了干燥周期的长短，因此凝胶注模坯体的干燥分两段进行比较合理，即：前期在

一高湿低温的干燥介质中进行以避免变形和开裂，坯体停止收缩后，改在高温低湿的

介质中进行以缩短整个干燥周期。

（５）综合热分析表明，凝胶注模成型ＢａＴｉ０３半导体陶瓷坯体粘结剂排除温度范

围为２６０—４１０℃。由于粘结剂含量低，凝胶注模坯体粘结剂排除比较容易。本文还尝

试了通过粘结剂的高温排除方法将凝胶注模废坯进行回收。

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华中科技大学博士学位论文

（６）首次研究了凝胶注模ＢａＴｉ０３基ＰＴＣ陶瓷的性能特征和显微结构。扫描电镜

观察表明，凝胶注模陶瓷的显微结构均匀。和干压成型相比，凝胶注模成型陶瓷展

现出较强的ＰＴＣ效应，这可能是凝胶注模陶瓷具有均匀的显微结构之故。／

关键词：凝胶注模成型，ＢａＴｉ０３基半导体陶瓷，悬浮体的稳定和分散，

柠檬酸三铵，聚甲基丙烯酸铵，可操作时间，聚合，凝胶，

显微结构，ＰＴＣ效应

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华中科技大学博士学位论文

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