材料元件原理part08

平板电容器
C
S
d

S
r o S
d
d↓
C↑
S↑、εr↑
（体积）比电容
1 CV 2 d dS d
（二次关系） CV d
得蜡坯。在惰性粉粒的保护之下，将蜡坯进行高温排蜡，然后清除保 护粉粒后得坯体。
由于蜡浆在80～100℃的温度下具有很好的流动性，能准确地到达
模具的各个缝隙、角落，故热压铸工艺适合于制造各种外形复杂、细 腻的电子元件。当蜡坯冷却至室温时，又具有一定的机械强度，甚至 还可以进行少量的机械加工。
（二）蜡饼与坯体的制备 蜡饼的制备是热压铸工艺的重要环节，其制备过程及蜡饼制成坯 体的工艺环节如下图所示。
二、热压铸成型 （一）热压铸成型工艺过程 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。 先将煅烧过的熟瓷粉和石蜡等制成的蜡块熔化，然后在压缩空气
的作用之下，使之迅速充满模具之各个部分，保压冷凝，便可脱模获
四、等静压原理 （一）成型原理 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。 （二）等静压方式及装置 1、湿式等静压 这是最早被采用的一种等静压。所谓湿式等静压，不仅是因为整 个工件连胶套都浸泡于传压液之中，且每次操作放进、取出都是在液 体中进行。 2、干式等静压 采用这种方法时，待压粉料的加添和压好工件的取出都是采用干 法操作，弹性胶套是半固定式的，可多次使用。
蜡饼制备及坯体成型工艺环节
（三）高温脱蜡 如果将蜡坯体直接进入窑炉烧结，则随着温度的升高，会出现蜡 浆流失、挥发、燃烧，瓷料将失去支持粘结而解体，不能保持原有形 状。所以在烧结之前必须先将蜡坯体埋入疏松、惰性的保护粉粒之中 在高温下进行脱蜡，这种保护粉粒称为吸附剂。 （四）热压铸成型优缺点 优点—对多种原料，如矿物原料、氧化物、氮化物等原料都能很 好地成型。能压铸外形复杂，精密度高的中小型元件，模具磨损小， 寿命长，操作简易，生产效率高，是各种复杂电子瓷件的主要成型工 艺。 缺点—工序较复杂，粉料即要煅烧，又要高温排蜡，耗能大、工 期长。 第四节 流延法与印刷法成型 一、流延法成型 这是目前比较成熟，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（Doctor Blade Process）。
第二章 电子瓷的成型 成型：由坯料（泥料）加工成坯体的工序称为成型。 典型的成型方法与适用范围： 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）。 第一节 干压成型 一、干压原理
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。 粉料之间的相互接触情况可分为二种：球形接触和尖顶接触。 干压坯体可以看作是由一个液相（粘合剂）层、空气、粉粒组成 的三相体系。坯体的压实过程（分为两步）：第一步为加压前期，第 二步为加压后期。 二、干压坯体密度与压强的关系 （一）加压方式的影响 1、单向加压 2、双向同时加压 3、双向先后加压
造成密度差的原因：主要由压强差引起，而压强差产生的原因是颗 粒之间，颗粒与模壁之间的摩擦阻力引起。减少摩擦阻力的措施—提 高粉料的造粒质量和钢模模具壁的光洁度，以增加粉料的润滑性、流 动性。 （二）压强大小的影响 在坯体中气孔通道尚未封闭之前：压强P↑— 坯体密度↑ 但是随意加大压强，反而会引起不良作用，所加压强有一个最佳 值并非越大越好。 （三）升压速度和保压时间 在生产中应当视具体情况而定，对厚坯体压强要大些，保压时间 也应当长些，对小而薄等简单坯体，对加压速度无严格要求 。 三、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。
（一）流延成型工艺过程 下面出了流延法成型工艺方框图。
流延法成型工艺方框图
（二）流延成型浆料制备 流延成型用浆料的制备方法是，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。 （三）流延法成型优缺点 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%。 二、印刷法成型 将超细粉料、粘合剂、润滑剂和溶剂等充分混合，调制成流动性 很好的稀浆料，然后采用丝网漏印方法即可印出一层极薄的坯膜。
二、轧膜成型 轧膜成型优缺点： 优点—炼泥、轧膜都同时在轧膜机上完成，连续生产，效率高， 污染小，易于自动化生产。 缺点—一般只限轧 1mm以下膜坯，坯体干燥收缩量较大，膜坯容 易沿轧制方向撕裂，烧成时侧向收缩率较大。 第三节 注浆与热压铸成型 工艺特点—利用浆料的高度流动性，制造外型较复杂的坯体，属 流态法成型工艺。 一、注浆成型 （一）成型过程 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· 2O）模中，待浆料水份为石膏模具所充分吸收之后， 1/2H 脱模即得到坯体。 1、单面注浆 单面注浆的工作面为一个面（壳体）。 2、双面注浆 双面注浆的工作面为二个面（实体）。
（二）石膏模具的制作 石膏（生石膏）为一种天然矿产品，其成份为2合水硫酸钙 CaSO4· 2O，经过140～180℃下煅烧脱水为熟石膏，也称为半水石膏 2H CaSO4· 2O，冷却粉碎后当这种石膏重新遇到水又会再次与水结合， 1/2H 生成针状晶体凝固并放出大量的热，其反应过程为：
2(CaOSO3· 2O) 2(CaOSO3· 2O)+3H2O↑ 2H 1/2H
（三）等静压成型优缺点 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。目 前仍只限于生产具有特殊要求的电子元件以及宇航或其它具有高温强 度要求的材料制品。 第二节 挤制与轨膜成型 一、挤制成型 （一）挤制成型原理与装置 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。 （二）挤制成型优缺点 优点—连续生产，效率高，污染小，易于自动化生产作业。 缺点—机嘴结构复杂，加工精度高，耗料多，坯体烧成收缩大。
放热 2(CaOSO3· 2O) 2(CaOSO3· 2O)+3H2O 1/2H 2H
140 ~180 C
Байду номын сангаас
(1)
(2) 如果使(2)过程（吸水结晶凝固过程）在一定的模子中进行，凝固 后便可获得按产品要求所需的石膏模具。 制取半水硫酸钙时，温度不能超过400℃，否则半水硫酸钙会转为 无水硫酸钙，它不溶于水，成为废品。 400 C 2(CaOSO3· 2O) 2CaOSO3+H2O↑ 1/2H （三）注浆成型优缺点 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。