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              電子氮化鋁陶瓷生產流程基礎知識

              新聞來源: 發布日期:2018-01-10 11:07:29發布人:佳日豐小張

              一、流延工藝法

              流延方法就是,在粉料中加入粘合劑、溶劑等,經球磨、過濾后進行真空脫泡并把粘度控制在一定范圍。這種有粘性的漿料在恒定的壓力下,通過漿料刮刀與涂有有機硅的以一定速度運行的膜帶之間的縫隙而流粘在膜帶上,經連續烘干、切邊,在流延機機尾把坯帶與膜帶進行分離(或不分離),分別卷繞得到生坯帶的方法。然后再進入下一道工序,如切割、疊層、印刷、燒結等做成所需產品,而形成的流延制備的工藝。

              流延工藝中,最關鍵的是漿料的制備和流延成型工藝。

              二、流延的應用

              流延法制備陶瓷薄片的工程流程圖。

              通過球磨等一系列工序除去漿料中的有機或無機殘渣即可得到穩定均勻的流延漿料,將制備好的流延漿料在流延機上流延成型,經干燥、裁剪、脫脂和燒結即可完成。

              三、漿料中常用的添加劑介紹

              1.溶劑選擇溶劑主要考慮的因素有:

              (1)必須能溶解其它添加成分,如分散劑、粘結劑和塑性劑等;

              (2)在料漿中具有一定的化學穩定性,不與粉料發生化學反應;

              (3)易于揮發與燒除;

              (4)使用安全、衛生和對環境污染少。

              最常用的溶劑分為有機溶劑與水兩類。有機溶劑所得的料漿粘度低,溶劑揮發快,干燥時間短,所以流延法制膜中使用有機溶劑較多。常用的有乙醇、甲乙酮、三氯乙烯、甲苯、二甲苯等。但有機溶劑有易燃和有毒的缺點。

              水作溶劑則有成本低、使用安全、衛生和便于大規模生產等優點,其缺點是:

              (1)對粉料顆粒的濕潤性能較差、揮發慢和干燥時間長;

              (2)料漿除氣困難,氣泡的存在會影響素胚膜的質量;

              (3)水基料漿所用粘結劑多為乳狀液,市場上產品較少,使粘結劑的選擇受到限制。溶劑對粉料的濕潤性能主要與其表面張力有關,表面張力越小,對粉料顆粒的濕潤性能越好。有機溶劑的表面張力比水要低得多,所以其濕潤性能比水好。混合溶劑的表面張力和介電常數等綜合性能較單一組分要好,且沸點低,對分散劑、粘結劑和塑性劑的溶解性能也較佳。為確保干燥過程中同時揮發,流延漿中常用二元共沸混合物。最常用的有乙醇/甲乙醇、乙醇/三氯乙烯、乙醇/水和三氯乙烯/甲乙酮等。

              2.分散劑  

              粉料在流延漿料中的分散均勻性直接影響著素胚膜的質量,從而影響材料的致密性、氣孔率和力學性能等一系列特性。流延法制膜中常用的分散劑有非離子、陰離子、陽離子和兩性離子4 種類型。一般說來,陰離子表面活性劑主要用于顆粒表面帶正電的中性或弱堿性料漿,而陽離子型表面活性劑主要用于顆粒表面帶負電的中性或弱酸性料漿。Mikeska 等,通過對70 種商用分散劑分散效果的試驗研究表明,磷酸脂、乙氧基化合物和鮮魚油在陶瓷粉料漿液中的分散效果最佳。其中前面2 種是陰離子型表面活劑,而鮮魚油不屬于表面活性劑。

              3.粘結劑與增塑劑   

              為了與基板材料分離和拿放方便,流延膜必須具有一定的強度、韌性和延展性。為此,在料漿中須加入粘結劑和塑性劑。

              選擇粘結劑應考慮的因素有:

              (1)素胚膜的厚度;

              (2)所選溶劑類型及匹配性,有利于溶劑揮發和不產生氣泡;

              (3)應易燒除,不留有殘余物;

              (4)能起到穩定料漿和抑制顆粒沉降的作用;

              (5)要有較低的塑性轉變溫度,以確保在室溫下不發生凝結;

              (6)考慮所用基板材料的性質,要不相粘結和易于分離。粘結劑按起作用的官能團類型分為非離子、陰離子和陽離子3 類。在流延工藝中使用最多的是陰離子與非離子型的粘結劑,主要有乙烯基與丙烯基2 類。在非水基料漿中常用的粘結劑有PVB ,聚丙烯酸甲脂和乙基纖維素等。在水基介質中常用的粘結劑有聚乙烯醇、丙烯酸乳劑和聚丙烯酸胺鹽等。塑性劑在料漿中的主要作用是降低粘結劑的塑限溫度Tg,使Tg 達到室溫或室溫以下,從而確保粘結劑在室溫時具有好的流動性和不發生凝結。另外,塑性劑對粉體顆粒還起潤滑和橋聯作用,有利于料漿的分散穩定,但加入塑性劑會使素胚膜的強度降低。最常用的塑性劑有聚乙二醇、鄰苯二甲酸脂、乙二醇等,它們對料漿流變性的影響作用不甚相同。鄰苯二甲酸脂能潤滑粉體顆粒,降低料漿粘度,而聚乙二醇則在粉體顆粒間形成有機橋,能增加料漿的粘度。

              4.其它添加劑  

              此外,在流延漿料的制備過程中,還經常加人一些功能性的有機物添加劑,產生一些特殊的漿料性質或理想的干帶性質。

              除泡劑:主要在高分子溶液(PVA )或高分子分散體系易產生有害的穩定泡沫的水介質中有用,特別是攪拌過程中(如用特殊的蠟,或用真空攪拌)。防止泡沫產生要比消除泡沫有效得多。常用的除泡方法是機械法加上化學法。即在漿料中加人除泡劑,然后進行真空攪拌除氣。常用的除泡劑是正丁醇、乙二醇各半的混合液。

              潤濕劑:主要是溶于液相的表面活化劑,用來減小液體表面張力(特別是水),提高它們對粉料和被作用物的潤濕性。因此,表面活性劑也被用作分散劑。

              均化劑:用于增加組分的相互溶解性(如環己酮), 由此防止干燥時起皮。它們也增加基片的密度和拉伸強度。

              控流劑:有時加人少量來防止基片的表面干燥太快,防止開裂。絮凝劑:防止分散體系形成過高密度沉淀的試劑。 

              四、有關流延成型

              流延是一項相當精密的工藝,對于流延后的產品質量要求十分嚴格,以下幾點可供參考:

              1.刮刀的表面光潔度流延刮刀一般用工具鋼制成,它的耐磨性好,使用壽命長,但需注意保養,每次使用后必須清洗干凈,并防止硬物刮傷表面,使刮刀保持光滑平整。光滑平整的刮刀是獲得厚度均勻,表面光滑膜帶的關鍵。

              2.漿料槽液面高度漿料槽液面高度提高,漿料槽內的壓力增大,使漿料通過刮刀間隙的流入速度增加,流延膜厚度增加,因此維持液面高度均衡一致對控制流延膜厚度均勻性十分重要。大型的流延設備中通常需要帶有液面傳感器,控制供漿閥門,控制液面高度變化在最小的幅度。

              3.漿料的均勻性流延用漿料必須充分分散均勻,當有未分散好的硬塊、團聚體又未能過濾掉時膜帶上就會產生疤痘狀缺陷,或因干燥燒成收縮不同產生凹陷。因此必須重視漿料的制備,在使用前必須過篩去除這些硬塊和團聚體。如果漿料中有氣泡,流延前必須進行除泡處理。

              4.流延厚度刮刀間隙的厚度與實際烘干成型厚度,不會一致,應為在烘干過程中有溶劑等的揮發,在漿料穩定,流延其他條件如流速,干燥溫度一定的情況下,通常會有一個穩定的比例。一般可以通過流延試驗得到有效的參數。

              5.制定并執行最佳的干燥工藝流延出的漿料膜經過干燥才能從基板上剝落下來。因此,制定合適的干燥工藝是獲得高質量膜帶的重要因素。如果干燥工藝制定不當,流延膜常會出現氣泡、針孔、皺紋、干裂,甚至不易從基板上脫落等缺陷。制定干燥工藝的原則是:確保溶劑緩慢發揮,使膜層內溶劑的擴散速度與表面揮發速度趨于一致,防止表面過早硬化而引起的后期開裂、起泡、皺紋等缺陷。

              五、 流延工藝的優勢

              自動化程度高,生產效率高。產品質量好,合格率高。適應生產大面積基片和多元化基片。


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