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电子陶瓷简介

所谓电子陶瓷就是指在电子工业中能够利用电、磁性质的陶瓷称为电子陶瓷,电子陶瓷是通过对表面、晶界和尺寸结构的精密控制而最终获得具有新功能的陶瓷产品,被广泛应用于电子工业中。

电子陶瓷的种类

1、绝缘装置瓷:

这类型的电子陶瓷简称装置瓷,具有优良的电绝缘性能,主要用作电子设备和器件中的结构件、基片和外壳等的电子陶瓷;绝缘电子陶瓷缘装置瓷件包括各种绝缘子、线圈骨架、电子管座、波段开关、电容器支柱支架、集成电路基片和封装外壳等。

2、电容器瓷:

这类型的电子陶瓷主要用作电容器介质的电子陶瓷。这类陶瓷用量最大、规格品种也最多。主要的有高频、低频电容器瓷和半导体电容器瓷。

3、铁电陶瓷:

这类型的电子陶瓷产品功能多、用途广;利用其压电特性可以制成压电器件,这是铁电陶瓷的主要应用,因而常把铁电陶瓷称为压电陶瓷。利用铁电陶瓷的热释电特性可以制成红外探测器件,在测温、控温、遥测、遥感以至生物、医学等领域均有重要应用价值。

4、半导体陶瓷:

通过半导体化措施使陶瓷具有半导电性晶粒和绝缘性(或半导体性)晶界,从而呈现很强的界面势垒等半导体特性的电子陶瓷。

5、离子陶瓷:

快离子导电的电子陶瓷具有快速传递正离子的特性,可用来制作较经济的高比率能量的固体电池。

电子陶瓷的成型方法

一、干压成型法:

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、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。

二、等静压成型法:

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、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。

三、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。

四、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)。

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。

缺点: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。

五、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。

优点: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。

缺点: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%。

六、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。

优点:

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。

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。

电子陶瓷材料的特性

1、具有范围极为宽广的电气特性:

金属是导体,塑胶不导电是一般人耳熟能详的,但是陶瓷却具有极为宽广的电气特性,从一般的绝缘体,到半导体,导体、甚至超导体,都有不同的陶瓷具备此功能,且发展完整。

2、无穷尽的资源:

地表上蕴藏量最多的元素,除了氧之外就是矽和铝,而这两种元素均为陶瓷化合物中的重要成分,因此陶瓷的原料来源可说是取之不尽用之不竭,对工业的大量生产上占一大优势。

3、特殊的物理性质:

(a)、电性方面:部份的电子陶瓷具有压电性,焦电性,铁电性等特殊性质,所谓压电性是在材料上加压后,产生电流的效应,反之亦然,焦电性则是加温後产生电流,具有铁电性会在移去电场後,存在自发的极化量,这些特殊的物性使得电子陶瓷得以制作许多特殊用途的元件。

(b)、光学方面:现今的陶瓷不但可以透光,而且具有许多意想不到的特性,如光的倍频效应,可以将入射光的频率加倍,也可利用III-V族化合物制造雷射。

4、极佳的环境稳定性:

陶瓷具有相当优良的环境稳定性,比如抗酸抗硷,耐高温低温,耐磨耐压,因此可以应用在相当严苛的条件之下,扩大了应用的范围。

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