江蘇工業(yè)學院材料－功能陶瓷的生產(chǎn)工藝過程方必軍

功能陶瓷的生產(chǎn)工藝過程方必軍江蘇工業(yè)學院材料科學與工程學院新型陶瓷與傳統(tǒng)陶瓷的區(qū)別1、原料及其加工工藝區(qū)別傳統(tǒng)陶瓷新型陶瓷原材料天然礦物原料人工精制合成原料成型可塑、注漿、擠壓干壓、等靜壓、擠壓、軋膜、流延、熱壓鑄燒成溫度在1350℃以下，燃料以煤、油、氣為主結(jié)構(gòu)陶瓷燒結(jié)溫度很高（1600℃），功能陶瓷需精確控制溫度，燃料以電為主加工一般不需加工切割、打孔、研磨、拋光等性能以外觀效果為主側(cè)重力學性能以內(nèi)在性能為主：耐磨、耐溫、耐腐蝕、高強度及各種敏感性用途

日用、建筑、衛(wèi)生裝飾和藝術(shù)品宇航、能源、冶金、化工、交通、電子、家電等行業(yè)新型陶瓷展望氣相凝聚法制備超微（納米）粉體用微波加熱代替?zhèn)鹘y(tǒng)燒結(jié)陶瓷脆性的致命弱點將得到改變納米材料的應用智能陶瓷的發(fā)展陶瓷的晶界工程設(shè)計研究晶界的作用-晶界組成對材料性能的影響；晶界設(shè)計-設(shè)計晶界，獲得所要求的材料性能；制備符合實用要求的電子陶瓷產(chǎn)品。1、原料及其加工工藝原料分類天然礦物原料：可塑性原料、脊性原料化工原料化學試劑分級工業(yè)純（IR）IndustrialReagent98.0%化學純（CP）ChemicalPurity99.0%分析純（AR）AnalyticalReagent99.5%光譜純（GR）GuarateendReagent99.9%電子級原料專用1、原料及其加工工藝原料的評價與選擇原料的評價化學成份、結(jié)構(gòu)、顆粒度、形貌原料的選擇保證產(chǎn)品性能的前提下，盡量選擇低純度原料雜質(zhì)對產(chǎn)品性能的影響要具體分析

利：克制影響產(chǎn)品性能的不利因素；降低燒結(jié)溫度、促進燒結(jié)（形成固溶體、低共熔物……）

害：雜相、晶格缺陷，影響產(chǎn)品性能

主晶相原料采用化學純、電子級粉料，摻雜原料采用光譜純粉料1、原料及其加工工藝原料粉碎1粉碎方法用機械裝置對原料進行撞擊、碾壓、磨擦，使原料破碎、圓滑粉碎原理能量轉(zhuǎn)換過程：機械能表面能、缺陷能粉碎要求效率高：短期內(nèi)達到預定的細度；或者達到某一細度所消耗的能量少、時間短避免混入雜質(zhì)：減少粉碎機械裝置的雜質(zhì)引入1、原料及其加工工藝原料粉碎2球磨工藝原理

影響球磨效率的因素轉(zhuǎn)速、球磨時間磨介填充率（25-35%）、磨介級配料、球、溶劑的配比：1:1:0.6-1筒體直徑、磨球與內(nèi)襯的質(zhì)料、磨球形狀1、原料及其加工工藝原料粉碎3助磨劑作用原理粉碎機械的粉碎粒度極限破碎后粉粒表面帶有電荷、偶極矩聚合；比表面增大、活性增強、表面吸附力增大聚合助磨劑屏蔽粉粒表面電荷的原理助磨劑：含極性官能團的有機液體例：油酸CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH，羧基具有明顯“”極性，屏蔽負電荷，烷基朝外削弱粉粒之間的相互作用力助磨劑的作用：分散作用、潤滑作用、劈裂作用1、原料及其加工工藝粉料的活化機械粉碎增加粉料表面和表面能；增加粉料晶格缺陷能低溫煅燒：含氧酸、含氧酸鹽、堿氧化物影響煅燒產(chǎn)物活性的因素粉料粒度、雜質(zhì)、煅燒溫度、氣氛活性粉料對空氣、水分的吸附煅燒活化機理

煅燒分解：臨界溫度假晶結(jié)構(gòu)生成微晶1、原料及其加工工藝Pb0.91La0.09(Zr0.65Ti0.35)O3配方計算2、配料計算陶瓷原料原料純度（A）摩爾質(zhì)量（M）摩爾比（x）相對重量（W=xW）百分含量實際投量PLZTPb3O496%685.600.91/3207.9762.896551La2O394%325.800.09/214.664.43471ZrO298%123.220.65180.0924.222471TiO295%79.900.35127.978.46891原料預處理理粉料的性能能高度活性、、合成主晶晶相的微晶晶原料煅燒改變礦物結(jié)結(jié)構(gòu)、促進進晶型轉(zhuǎn)變變、改善工工藝性能熔塊合成合成主晶相相：減少燒結(jié)過過程因為原原料反應而而造成的膨膨脹、收縮縮、氣孔完成多晶轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變：減少燒結(jié)過過程因為晶晶型轉(zhuǎn)變產(chǎn)產(chǎn)生的應力力產(chǎn)品變形、、開裂促進原料混混合均勻、、反應徹底底3、粉料制制備粉料制備工工藝固相反應配料、反應應煅燒（預預燒溫度：：TG-DTA；晶晶相鑒定；；粉料性能能-最多數(shù)數(shù)徑、中位位徑、平均均粒徑、標標準偏差、、偏度）溶液法制備金屬鹽鹽溶液、溶溶液反應、、固液分離離（沉淀、、沉淀物干干燥、低溫溫煅燒）溶膠-凝膠膠法：溶膠制備、、凝膠形成成、低溫煅煅燒氣相法蒸氣冷凝法法：加熱氣氣化、急速速冷卻氣相反應法法：熱分解解；化學反反應3、粉料制制備粉料的塑化化1塑化原因獲得可塑性性塑化途徑增塑劑：無機塑化劑劑、有機塑塑化劑有機塑化劑劑的組成粘結(jié)劑：聚乙烯醇、、聚醋酸乙乙烯酯、羧羧甲基纖維維素增塑劑：甘油、乙二二醇；鄰苯苯二甲酸二二丁脂、癸癸二酸二丁丁脂溶劑：水、有機醇醇、環(huán)己酮酮3、粉料制制備粉料的塑化化2有機塑化劑劑的使用防止還原作用有機粘合劑劑高溫下有有可能產(chǎn)生生強還原性性物質(zhì)，對對陶瓷原料料產(chǎn)生還原原作用用量適當用量過多：：粘模具（（壓制成型型）；用量量過少：坯坯體開裂、、分層（壓壓制成型））塑化劑用量量：總質(zhì)量量的3%-10%控制揮發(fā)溫溫度3、粉料制制備粉料的造粒粒1造粒：磨得很細的的粉料，干干燥、加一一定量的塑塑化劑流動性好、、較粗的顆顆粒造粒的原因因細粉粒相對較大、、較粗、較較圓的粗顆顆粒增加流動性性，有利于于壓制成型型造粒要求粉體密度：：愈大愈好，，取決于塑塑化劑的性性質(zhì)和用量量、造粒壓壓強、造粒粒次數(shù)粉體形狀：：球狀，流動動性好、工工藝簡單粒度度配配合合3、、粉粉料料制制備備粉料料的的造造粒粒2造粒粒工工藝藝手工工造造粒粒法法加壓壓造造粒粒法法凍結(jié)結(jié)干干燥燥造造粒粒法法噴霧霧干干燥燥造造粒粒法法實驗驗室室加加壓壓造造粒粒（（手手工工造造粒粒））法法流流程程：：粉料料加加入入粘粘合合劑劑混混合合均均勻勻過篩篩在壓壓力力機機上上用用圓圓鋼鋼模模具具壓壓實實破碎碎過篩篩球形形顆顆粒粒3、、粉粉料料制制備備4、、成成型型干壓壓成成型型壓制制成成型型的的坯坯體體密密度度加壓壓方方式式的的影影響響成型型壓壓力力的的影影響響加壓壓速速度度、、保保壓壓時時間間4、、成成型型等靜靜壓壓成成型型4、、成成型型流延延法法成成型型1流延延法法成成型型漿漿料料制制備備細磨磨、、煅煅燒燒的的熟熟粉粉料料加入入溶溶劑劑（（抗抗凝凝聚聚劑劑、、除除泡泡劑劑、、燒燒結(jié)結(jié)促促進進劑劑）、、粘結(jié)結(jié)劑劑、、增增塑塑劑劑、、潤潤滑滑劑劑濕法法混混磨磨真空空除除氣氣穩(wěn)穩(wěn)定定、、流動動性性良良好好的的漿漿料料4、、成成型型流延延法法成成型型24、、成成型型注漿漿成成型型4、、成成型型熱壓壓鑄鑄成成型型1熱壓壓鑄鑄成成型型的的粉粉料料熟料料（（煅煅燒燒過過的的料料））含水水量量小小于于0.5%熱壓壓鑄鑄成成型型的的粘粘結(jié)結(jié)劑劑石蠟蠟：：50-55℃℃熔熔化化、、冷冷凝凝后后體體積積收收縮縮5%-7%添加加少少量量表表面面活活性性劑劑（（硬硬脂脂酸酸、、油油酸酸、、蜂蜂蠟蠟…………）），，增增加加鑄鑄漿漿的的流流動動性性4、、成成型型熱壓壓鑄鑄成成型型2鑄漿漿的的配配制制鑄漿漿的的配配比比：：粉粉料料（（含含0.4-0.8%的的油油酸酸））87.5-86.5%，，石石蠟蠟（（含含表表面面活活性性劑劑））12.5-13.5%鑄漿漿配配制制工工藝藝蠟餅餅制制備備：：加加熱熱石石蠟蠟至至70-90℃℃、、使使之之熔熔化化，，把把已已加加熱熱的的粉粉料料倒倒入入石石蠟蠟液液中中，，邊邊加加熱熱、、邊邊攪攪拌拌將蠟蠟餅餅放放入入和和蠟蠟機機中中：：快快速速和和蠟蠟機機，，100-110℃℃、、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)筒筒速速度度40r/min，，熔熔化化蠟蠟餅餅；；慢慢速速和和蠟蠟機機，，60-70℃℃、、攪攪拌拌速速度度30r/min，，排排除除氣氣泡泡4、、成成型型熱壓壓鑄鑄成成型型34、、成成型型熱壓壓鑄鑄成成型型4鑄漿漿性性能能的的影影響響因因素素鑄漿漿的的粘粘度度、、流流動動性性粘結(jié)結(jié)劑劑含含量量大大、、鑄鑄漿漿粘粘度度小小、、流流動動性性好好，，成成型型性性能能好好；；收收縮縮率率、、氣氣孔孔率率增增加加加入入表表面面活活性性劑劑，，提提高高鑄鑄漿漿的的流流動動性性鑄漿漿的的可可鑄鑄性性粘度度小小、、流流動動性性好好、、成成型型壓壓力力大大，，可可鑄鑄性性好好鑄漿漿的的穩(wěn)穩(wěn)定定性性粉料料粒粒度度大大、、粗粗顆顆粒粒多多、、密密度度大大，，鑄鑄漿漿穩(wěn)穩(wěn)定定性性差差4、、成成型型熱壓壓鑄鑄成成型型5熱壓壓鑄鑄成成型型工工藝藝壓力力303.98-506.63kPa鑄漿漿溫溫度度65-90℃℃模具具溫溫度度0-20℃加壓壓速速度度、、壓壓力力持持續(xù)續(xù)時時間間熱壓壓鑄鑄坯坯體體的的排排膠膠工工藝藝熱壓壓鑄鑄成成型型坯坯體體埋埋入入疏疏松松、、惰惰性性的的吸吸附附劑劑之之中中，，在在高高溫溫下下進進行行脫脫蠟蠟4、、成成型型熱壓壓鑄鑄成成型型64、、成成型型燒結(jié)結(jié)過過程程體體系系中中的的自自由由能能變變化化5、、燒燒成成燒結(jié)結(jié)推推動動力力燒結(jié)結(jié)推推動動力力：：物系系自自由由能能的的降降低低表面面能能、、界界面面能能的的降降低低位錯錯、、結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)缺缺陷陷、、彈彈性性應應力力的的減減少少或或消消失失外來來雜雜質(zhì)質(zhì)的的排排除除高溫溫下下物物系系自自由由能能差差降降低低、、傳傳質(zhì)質(zhì)勢勢壘壘較較小小、、晶晶粒粒質(zhì)質(zhì)點點平平均均熱熱動動能能較較大大，，P-表表面面自自由由能能成成為為物物質(zhì)質(zhì)傳傳遞遞的的主主要要推推動動力力。。5、燒結(jié)燒結(jié)模型G.C.Kuczynski等等徑球體模型型球體頸部曲率率半徑、頸部體積積V、頸部表表面積A、顆顆粒半徑r、、接觸頸部半半徑x5、燒結(jié)燒結(jié)傳質(zhì)機理理5、燒結(jié)傳質(zhì)方式蒸發(fā)-凝聚擴散流動溶解-沉淀原因壓力差P空位濃度差C應力-應變?nèi)芙舛菴條件P>1-10Par<10m空位濃度C>n0/Nr<5m粘性流動小塑性流動>f可觀的液相量固相在液相中溶解度大固-液潤濕特點凸面蒸發(fā)，凹面凝聚L/L=0空位與結(jié)構(gòu)基元相對擴散中心距縮短流動同時引起顆粒重排L/Lt致密化速率最高接觸點溶解到平面上沉積，小顆粒溶解到大顆粒沉積傳質(zhì)同時又是晶粒生長過程公式x/r=Kr-2/3t1/3x/r=Kr-3/5t1/5L/L=Kr-6/5t2/5L/L=3/2/rtd/dt=K(1-)/rx/r=Kr-2/3t1/6L/L=Kr-4/3t1/3工藝控制溫度（蒸氣壓）粒度溫度（擴散系數(shù)）粒度粘度粒度粒度溫度（溶解度）粘度液相數(shù)量燒結(jié)工藝升溫階段升溫速率、裝裝爐方式、粉粉料掩埋特殊升溫方式式保溫階段最高燒結(jié)溫度度：0.95TS-1.05TS保溫時間：降溫階段冷卻速度冷卻方式：保保溫緩冷、隨隨爐冷卻、淬淬火急冷5、燒結(jié)熱鍛、熱拉和和熱軋熱鍛無側(cè)向壓力，，坯體橫向自自由變形加上負荷，坯坯體軸向以10-2-10-4/min速率率減小，至所所需厚度卸壓降溫-Al2O3、含鉍層狀鐵鐵電體、鐵氧氧體熱拉和熱軋?zhí)沾膳黧w具有有極好的高溫溫可塑性；拉拉模、軋輥具具有良好的耐耐熱性、表面面光滑性、機機械強度產(chǎn)品添添加少少量玻玻璃或或金屬屬作為為增塑塑劑6、陶陶瓷材材料的的熱加加工急冷和和緩冷冷急冷（（淬火火）：：油冷、、風冷冷保留高高溫相相組成成，避避免緩緩冷過過程中中的分分凝、、析晶晶、相相變產(chǎn)生表表面壓壓應力力，提提高坯坯體的的拉伸伸強度度獨石電電容器器緩冷（（退火火）促使晶晶粒長長大、、分凝凝、析析晶、、相變變微波陶陶瓷、、晶界界層電電容器器消除表表面、、內(nèi)部部應力力，使使相平平衡過過程充充分進進行6、陶陶瓷材材料的的熱加加工機械加加工機床：：專用超超精度度加工工機床床高精度度、高高生產(chǎn)產(chǎn)率、、高可可靠性性、高高重復復性刀具金剛石石刀具具硬度、、剛度度大、、壽命命長，，加工工穩(wěn)定定、精精密金剛石石刀口口可以以磨成成數(shù)納納米，，切削削量小小于亞亞微米米級切削點點能保保持較較低的的溫度度7、陶陶瓷材材料的的冷加加工銀電極極漿料料的制制備1瓷介電電容器器電極極漿料料要求求漿料中中銀含含量大大于65%燒滲溫溫度合合適粘度合合適存放時時間和和使用用壽命命長………銀漿組組成銀及其其化合合物助熔劑劑：Bi2O3、PbB4O7；各種種熔塊塊粘合劑劑：懸懸浮能能力、、粘結(jié)結(jié)性、、揮發(fā)發(fā)性8、陶陶瓷材材料的的表面面金屬屬化銀電極極漿料料的制制備2銀粉的的制備備抗壞血血酸還還原法法C6H8O6+2AgNO32Ag+C6H6O6+2HNO3酸性水溶液液，乙二醇醇或丙三醇醇作為分散散劑三乙醇胺還還原法2AgNO3+Na2CO3Ag2CO3+2NaNO36Ag2CO3+N(CH2CH2OH)312Ag+N(CH2COOH)3+6CO2+3H2O氧化銀的制制備碳酸銀分解解法硝酸銀與氫氫氧化鈉反反應法8、陶瓷材材料的表面面金屬化被銀工藝瓷體表面的的清潔處理理30-60℃熱皂水水超聲清洗洗，50-80℃清清水沖洗100-140℃烘烘干被銀方法涂布法：手手工、機械械印刷法絲網(wǎng)印刷機機：200目目左右的尼尼龍絲網(wǎng)、、20-30μm滌綸模模片、括板板、真空吸吸片裝置噴銀法：銀銀漿浪費嚴嚴重，特殊殊情況下使使用8、陶瓷材材料的表面面金屬化燒滲銀工藝藝室溫-400℃粘合劑揮發(fā)發(fā)、分解、、炭化、燃燃燒；銀開開始還原升溫要慢，，加強通風風400-500℃：：氧化銀還原原，升溫可可以較快500℃-燒滲銀終終了溫度助熔劑熔化化，銀層本本身結(jié)合，，銀與瓷件件表面結(jié)合合最佳燒銀溫溫度：形成成附著力大大、可焊性性好、表面面光滑、致致密、導電電性良好的的銀層降溫冷卻過過程：隨爐冷卻，，防止瓷件件炸裂8、陶瓷材材料的表面面金屬化9、靜夜四無鄰鄰，荒居舊業(yè)業(yè)貧。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、雨雨中中黃黃葉葉樹樹，，燈燈下下白白頭頭人人。。。。21:27:0421:27:0421:2712/28/20229:27:04PM11、以我我獨沈沈久，，愧君君相見見頻。。。12月月-2221:27:0421:27Dec-2228-Dec-2212、故人江江海別，，幾度隔隔山川。。。21:27:0421:27:0421:27Wednesday,December28,202213、乍乍見見翻翻疑疑夢夢，，相相悲悲各各問問年年。。。。12月月-2212月月-2221:27:0421:27:04December28,202214、他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生白白發(fā)，，舊國國見青青山。。。28十十二二月20229:27:04下下午21:27:0412月月-2215、比不了得就就不比，得不不到的就不要要。。。十二月229:27下下午12月-2221:27December28,202216、行動出出成果，，工作出出財富。。。2022/12/2821:27:0521:27:0528December202217、做前前，能能夠環(huán)環(huán)視四四周；；做時時，你你只能能或者者最好好沿著著以腳腳為起起點的的射線線向前前。。。9:27:05下下午9:27下下午午21:27:0512月月-229、沒有失敗，，只有暫時停停止成功！。。12月-2212月-22Wednesday,December28,202210、很很多多事事情情努努力力了了未未必必有有結(jié)結(jié)果果，，但但是是不不努努力力卻卻什什么么改改變變也也沒沒有有。。。。21:27:0521:27:0521:2712/28/20229:27:05PM11、成功就是是日復一日日那一點點點小小努力力的積累。。。12月-2221:27:0521:27Dec-2228-Dec-2212、世間成成事，不不求其絕絕對圓滿滿，留一一份不足足，可得得無限完完美。。。21:27:0521:27:0521:27Wednesday,December28,202213、不知香積積寺，數(shù)里里入云峰。。。12月-2212月-2221:27:0521:27:05December28,202214、意志堅堅強的人人能把世世界放在在手中像像泥塊一一樣任意意揉捏。。28十十二月20229:27:05下午午21:27:0512月-2215、楚塞三湘湘接，荊門門九派通。。。。十二月229:27下下午午12月月-2221:27December28,2022