浅谈电子陶瓷的成型方法

浅谈电子陶瓷的成型方法

刘学英

刘学英江西宜春学院物理科学与工程技术学院336000

摘要本文对电子陶瓷的发展现状进行概括，以及电子陶瓷成型原理,以及电子陶瓷成型工艺进行分析,以便相关工作者对电子陶瓷成型方法有一个更清晰的认识。

关键词电子陶瓷成型方法轧膜

电子陶瓷是指以电、磁、光、声、热、力、化学和生物等信息的检测、转换、耦合、传输及存储等功能为主要特征的陶瓷材料，主要包括铁电、压电、介电、半导体、超导和磁性陶瓷等。电子陶瓷在信息的检测、转化、处理和存储显示中应用广泛，是信息技术中基础元器件的关键材料。一般陶瓷工艺的主要流程：原料准备—坯体成型—烧结—瓷件加工，而成型是陶瓷制作过程中的关键流程，对于不同的陶瓷和厂家的不同需求有着不同的成型方法。

1.电子陶瓷发展现状与发展趋势

1.1电子陶瓷发展现状。电子陶瓷在小型化和便携式电子产品中占有十分重要的地位，世界各国元器件生产企业都在电子陶瓷及其元器件的新产品、新技术、新工艺、新材料、新设备方面投入巨资进行研究开发。高投入的研发使得电子陶瓷及元器件成为一个创新活跃、竞争激烈的领域，每年都有大量新型功能陶瓷材料及元器件问世。我国在电子陶瓷材料的科学研究与产业化方面有很大发展。

1.2发展趋势。随着电子整机向数字化、高频化、多功能化和薄、轻、小、便携式的方向发展，压电陶瓷器件也在向片式化、多层化和微型化方向发展。近年来，包括多层压电变压器、多层压电驱动器、片式化压电频率器件、声表面波(SAM)器件、薄膜体声波滤波器等一些新型压电陶瓷器件不断被研制出来，并广泛应用于微机电系统和信息领域。因此，目前电陶瓷朝四个方向发展：为小型化与微型化；高频化与频率系列化;集成化与模块化;无铅化与环境协调性。

电子陶瓷是最近几十年才兴起的一门技术，其关键的制作流程在于电子陶瓷成型工艺，现在已有的成型方法多种多样，各有千秋，本文对各种成型方法分析后，做出了一种功能优点更多的方法，下面重要介绍一下各种成型方法。

2．电子陶瓷成型工艺

电子陶瓷成型是指在陶瓷制作中由坯料（泥料）加工成坯体的工序。典型的成型方法有干压（片状）、挤压（圆柱、圆筒状）、轨膜（薄片状）、注浆、热压铸、车坯（较为复杂的形状）、流延、印刷（膜状）等。

2.1干压成型法

2.1.1干压成型法原理及影响因素。将造好粒的料（坯料）装入钢模施以压力，同时排出气体，通过粘合剂的作用，粉粒变形相互接触相嵌，达到预期的几何形状和密度。其方法主要有两种:模压法与静水压法。对于干压成型法，它受到加压方式和压强大小的影响。

2.1.2干压成型优缺点。优点：工艺简单、操作方便，只要有合适的模具和压床就可进行小批量试制，周期短、工效高，容易实行机械自动化生产。粉料中含水量或其它胶合剂量较少，成型坯体比较密实、尺寸比较精确，烧成后收缩小，机械强度高。缺点：坯体压制密度不均匀。压坯需要钢制模具，每一类产品就需要一套模具，制作工艺要求高，结构复杂时不容易办到。干压时模具的磨损率较大。

2.2等静压成型法

2.2.1等静压成型的特点与类型。它是一种利用液体不可压缩性和均匀传递压力特性的一种成型方法，如同高压容器中的试样所受的压力和同处同一深度的静水中所受的压力情况一样，所以顾名思义叫等静压，根据这种原理而获得的成型工艺称为等静压成型。主要包括湿式等静压法和干式等静压法。

2.2.2等静压成型法优缺点。优点：对成型模具无特殊严格的要求。坯体均匀致密，烧结收缩特别小，各向均匀一致，烧成后的产品具有特别高的机械强度。缺点：设备复杂，操作繁琐（特别是湿式），生产效率不高。

2.3挤制成型法

将炼好并通过真空除气的泥料置于圆形挤制筒内，上方通过活塞给泥料施加压力，下端通过机嘴挤出各种形状的坯件。产品的形状主要取决于挤制机的机嘴和型芯结构。其优点主要为：连续生产，效率高，污染小，易于自动化生产作业。其缺点主要是：机嘴结构复杂，加工精度高，耗料多，坯体烧成收缩大。

2.4注浆成型法

将流动性浆料充分搅拌均匀，然后倒入事先制好的吸水性很强的石膏（CaSO4?1/2H2O）模中，待浆料水分为石膏模具所充分吸收之后，脱模即得到坯体。注浆方式主要有两种：单面注浆：单面注浆的工作面为一个面（壳体）。双面注浆：双面注浆的工作面为二个面（实体）。此方法主要的优点：设备简单，凡是大小不一、形状复杂、壁薄、体积较大且尺寸要求不严格的坯体均可采用注浆法成型。其缺点为：工艺层次繁琐，手工操作较多，劳动强度高，石膏模具用量较大，生产周期较长，不易自动化生产。坯件孔隙较多，密度小强度差，收缩大，形变显著。

2.5流延成型法

流延成型法是目前比较成熟，能够获得高质量、超薄型薄片的方法。国外也有人称之为刮刀法。流延成型法制备方法是：先将通过细磨、煅烧的熟粉料加入溶剂，必要时添加抗凝聚剂、除泡剂烧结促进剂等进行湿式混磨，再加入粘合剂、增塑剂、润滑剂等进行湿磨，最后经过真空除气以形成稳定的，流动性良好的浆料。

其优点为：可连续操作，生产效率高，自动化水平高，坯膜性能均匀一致，易于控制，能够流延出极薄的坯膜。其缺点主要是：要求用很细的粉料，溶剂和粘合剂含量较多，坯膜密度不大，烧结收缩率可达20%。

2.6热压铸成型

在较高的温度下(80-100℃)使瓷料与粘结剂(石蜡)搅合在一起，组成一个热压铸用的瓷浆，在压力下使瓷浆充满金属铸模，并在压力的持续作用下凝固，形成半成品，再经过去除粘结剂(排蜡)和烧成，便获得所需的制品。这种流态法成型工艺与注浆成型工艺的重要区别在于它并不使用溶剂，而利用粘合剂—石蜡的高温流变性来进行加压铸造成型，为电子瓷工业所广泛采用。其优点为:1）能成型形状复杂的制品；2）生产率很高；3)压铸用的模具结构比干压法的简单，而且寿命长；4)热压铸设备结构简单，价格便宜；5)提高了制品的合格率和原料的利用率。其缺点主要表现在：工序较复杂；粉料既要煅烧，又要高温排蜡，耗能大、工期长；模子容易发热，要用冰来冷却等。

3．结语

随着我国电子工业和电力工业的发展，电子陶瓷的需求量迅猛增加，电子陶瓷成型方法是制备电子陶瓷的关键环节之一，各种陶瓷成型方法中，干压法，注浆成型法，热压铸成型法应用较为广泛。其中热压铸成型法生产的产品由于具有生产效率高，产品质量好，适用多种电子陶瓷的制备等特点，该种方法在大多数企业得到广泛应用。热压铸成型法生产的电子陶瓷具有较高的光洁度以及较准确的尺寸，更重要的是适用于任何非可塑性瓷料，如氧化物或其它组成的瓷料。

参考文献

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