一(yī)、流延工藝法
流延方(fāng)法就(jiù)是(shì),在(zài)氮化鋁(lǚ)陶瓷中(zhōng)加入粘合劑、溶劑等,經(jīng)球磨、过(guò)濾后進(jìn)行真(zhēn)空脫泡並(bìng)把(bǎ)粘度(dù)控制在(zài)一(yī)定(dìng)範圍。这(zhè)種(zhǒng)有(yǒu)粘性(xìng)的(de)漿料在(zài)恒定(dìng)的(de)压力下(xià),通(tòng)过(guò)漿料刮刀(dāo)與(yǔ)塗有(yǒu)有(yǒu)機(jī)矽的(de)以(yǐ)一(yī)定(dìng)速度(dù)運行的(de)膜带(dài)之(zhī)間(jiān)的(de)縫隙而(ér)流粘在(zài)膜带(dài)上(shàng),經(jīng)連(lián)續烘干(gàn)、切(qiè)邊(biān),在(zài)流延機(jī)機(jī)尾(wěi)把(bǎ)坯带(dài)與(yǔ)膜带(dài)進(jìn)行分(fēn)離(或(huò)不(bù)分(fēn)離),分(fēn)别卷(juǎn)繞得到(dào)生(shēng)坯带(dài)的(de)方(fāng)法。然后再進(jìn)入下(xià)一(yī)道(dào)工序,如(rú)切(qiè)割、疊层(céng)、印(yìn)刷、燒結等做成(chéng)所(suǒ)需産品,而(ér)形成(chéng)的(de)流延制備的(de)工藝。
流延工藝中(zhōng),最(zuì)關(guān)鍵的(de)是(shì)漿料的(de)制備和(hé)流延成(chéng)型工藝。
二(èr)、流延的(de)應(yìng)用
流延法制備陶瓷薄片(piàn)的(de)工程流程图(tú)。
通(tòng)过(guò)球磨等一(yī)系(xì)列工序除去(qù)漿料中(zhōng)的(de)有(yǒu)機(jī)或(huò)無機(jī)殘渣即可(kě)得到(dào)穩定(dìng)均勻的(de)流延漿料,将制備好(hǎo)的(de)流延漿料在(zài)流延機(jī)上(shàng)流延成(chéng)型,經(jīng)干(gàn)燥、裁剪、脫脂和(hé)燒結即可(kě)完成(chéng)。
三(sān)、漿料中(zhōng)常用的(de)添加劑介紹
1.溶劑選擇溶劑主(zhǔ)要(yào)考慮的(de)因(yīn)素有(yǒu):
(1)必须能(néng)溶解(jiě)其(qí)它(tā)添加成(chéng)分(fēn),如(rú)分(fēn)散劑、粘結劑和(hé)塑性(xìng)劑等;
(2)在(zài)料漿中(zhōng)具有(yǒu)一(yī)定(dìng)的(de)化學(xué)穩定(dìng)性(xìng),不(bù)與(yǔ)粉料發(fà)生(shēng)化學(xué)反應(yìng);
(3)易于(yú)揮發(fà)與(yǔ)燒除;
(4)使用安(ān)全(quán)、衛生(shēng)和(hé)对(duì)环(huán)境污染少(shǎo)。
最(zuì)常用的(de)溶劑分(fēn)为(wèi)有(yǒu)機(jī)溶劑與(yǔ)水(shuǐ)两(liǎng)類(lèi)。有(yǒu)機(jī)溶劑所(suǒ)得的(de)料漿粘度(dù)低(dī),溶劑揮發(fà)快(kuài),干(gàn)燥时(shí)間(jiān)短(duǎn),所(suǒ)以(yǐ)流延法制膜中(zhōng)使用有(yǒu)機(jī)溶劑較多(duō)。常用的(de)有(yǒu)乙醇、甲乙酮、三(sān)氯乙烯、甲苯、二(èr)甲苯等。但有(yǒu)機(jī)溶劑有(yǒu)易燃和(hé)有(yǒu)毒的(de)缺點(diǎn)。
水(shuǐ)作(zuò)溶劑則有(yǒu)成(chéng)本(běn)低(dī)、使用安(ān)全(quán)、衛生(shēng)和(hé)便于(yú)大(dà)規模生(shēng)産等優點(diǎn),其(qí)缺點(diǎn)是(shì):
(1)对(duì)粉料颗(kē)粒(lì)的(de)湿(shī)潤性(xìng)能(néng)較差、揮發(fà)慢(màn)和(hé)干(gàn)燥时(shí)間(jiān)长;
(2)料漿除气(qì)困難,气(qì)泡的(de)存在(zài)会(huì)影響素胚膜的(de)質(zhì)量(liàng);
(3)水(shuǐ)基料漿所(suǒ)用粘結劑多(duō)为(wèi)乳狀液,市场(chǎng)上(shàng)産品較少(shǎo),使粘結劑的(de)選擇受到(dào)限制。溶劑对(duì)粉料的(de)湿(shī)潤性(xìng)能(néng)主(zhǔ)要(yào)與(yǔ)其(qí)表(biǎo)面(miàn)张(zhāng)力有(yǒu)關(guān),表(biǎo)面(miàn)张(zhāng)力越小,对(duì)粉料颗(kē)粒(lì)的(de)湿(shī)潤性(xìng)能(néng)越好(hǎo)。有(yǒu)機(jī)溶劑的(de)表(biǎo)面(miàn)张(zhāng)力比水(shuǐ)要(yào)低(dī)得多(duō),所(suǒ)以(yǐ)其(qí)湿(shī)潤性(xìng)能(néng)比水(shuǐ)好(hǎo)。混合溶劑的(de)表(biǎo)面(miàn)张(zhāng)力和(hé)介電(diàn)常数等綜合性(xìng)能(néng)較單一(yī)组分(fēn)要(yào)好(hǎo),且(qiě)沸點(diǎn)低(dī),对(duì)分(fēn)散劑、粘結劑和(hé)塑性(xìng)劑的(de)溶解(jiě)性(xìng)能(néng)也(yě)較佳。为(wèi)确保干(gàn)燥过(guò)程中(zhōng)同(tóng)时(shí)揮發(fà),流延漿中(zhōng)常用二(èr)元(yuán)共(gòng)沸混合物(wù)。最(zuì)常用的(de)有(yǒu)乙醇/甲乙醇、乙醇/三(sān)氯乙烯、乙醇/水(shuǐ)和(hé)三(sān)氯乙烯/甲乙酮等。
2.分(fēn)散劑
粉料在(zài)流延漿料中(zhōng)的(de)分(fēn)散均勻性(xìng)直(zhí)接影響着素胚膜的(de)質(zhì)量(liàng),從而(ér)影響材料的(de)致(zhì)密性(xìng)、气(qì)孔率和(hé)力學(xué)性(xìng)能(néng)等一(yī)系(xì)列特(tè)性(xìng)。流延法制膜中(zhōng)常用的(de)分(fēn)散劑有(yǒu)非(fēi)離子、阴離子、陽離子和(hé)两(liǎng)性(xìng)離子4 種(zhǒng)類(lèi)型。一(yī)般说(shuō)来(lái),阴離子表(biǎo)面(miàn)活性(xìng)劑主(zhǔ)要(yào)用于(yú)颗(kē)粒(lì)表(biǎo)面(miàn)带(dài)正(zhèng)電(diàn)的(de)中(zhōng)性(xìng)或(huò)弱(ruò)堿性(xìng)料漿,而(ér)陽離子型表(biǎo)面(miàn)活性(xìng)劑主(zhǔ)要(yào)用于(yú)颗(kē)粒(lì)表(biǎo)面(miàn)带(dài)負電(diàn)的(de)中(zhōng)性(xìng)或(huò)弱(ruò)酸(suān)性(xìng)料漿。Mikeska 等,通(tòng)过(guò)对(duì)70 種(zhǒng)商用分(fēn)散劑分(fēn)散效果(guǒ)的(de)試验(yàn)研究表(biǎo)明(míng),磷酸(suān)脂、乙氧基化合物(wù)和(hé)鮮魚油(yóu)在(zài)陶瓷粉料漿液中(zhōng)的(de)分(fēn)散效果(guǒ)最(zuì)佳。其(qí)中(zhōng)前(qián)面(miàn)2 種(zhǒng)是(shì)阴離子型表(biǎo)面(miàn)活劑,而(ér)鮮魚油(yóu)不(bù)屬于(yú)表(biǎo)面(miàn)活性(xìng)劑。
3.粘結劑與(yǔ)增塑劑
为(wèi)了與(yǔ)基板材料分(fēn)離和(hé)拿放(fàng)方(fāng)便,流延膜必须具有(yǒu)一(yī)定(dìng)的(de)強(qiáng)度(dù)、韌性(xìng)和(hé)延展(zhǎn)性(xìng)。为(wèi)此(cǐ),在(zài)料漿中(zhōng)须加入粘結劑和(hé)塑性(xìng)劑。
選擇粘結劑應(yìng)考慮的(de)因(yīn)素有(yǒu):
(1)素胚膜的(de)厚度(dù);
(2)所(suǒ)選溶劑類(lèi)型及(jí)匹配性(xìng),有(yǒu)利于(yú)溶劑揮發(fà)和(hé)不(bù)産生(shēng)气(qì)泡;
(3)應(yìng)易燒除,不(bù)留有(yǒu)殘餘物(wù);
(4)能(néng)起(qǐ)到(dào)穩定(dìng)料漿和(hé)抑制颗(kē)粒(lì)沉降的(de)作(zuò)用;
(5)要(yào)有(yǒu)較低(dī)的(de)塑性(xìng)轉(zhuǎn)變(biàn)温(wēn)度(dù),以(yǐ)确保在(zài)室(shì)温(wēn)下(xià)不(bù)發(fà)生(shēng)凝結;
(6)考慮所(suǒ)用基板材料的(de)性(xìng)質(zhì),要(yào)不(bù)相粘結和(hé)易于(yú)分(fēn)離。粘結劑按起(qǐ)作(zuò)用的(de)官能(néng)团(tuán)類(lèi)型分(fēn)为(wèi)非(fēi)離子、阴離子和(hé)陽離子3 類(lèi)。在(zài)流延工藝中(zhōng)使用最(zuì)多(duō)的(de)是(shì)阴離子與(yǔ)非(fēi)離子型的(de)粘結劑,主(zhǔ)要(yào)有(yǒu)乙烯基與(yǔ)丙烯基2 類(lèi)。在(zài)非(fēi)水(shuǐ)基料漿中(zhōng)常用的(de)粘結劑有(yǒu)PVB ,聚丙烯酸(suān)甲脂和(hé)乙基纤維素等。在(zài)水(shuǐ)基介質(zhì)中(zhōng)常用的(de)粘結劑有(yǒu)聚乙烯醇、丙烯酸(suān)乳劑和(hé)聚丙烯酸(suān)胺盐(yán)等。塑性(xìng)劑在(zài)料漿中(zhōng)的(de)主(zhǔ)要(yào)作(zuò)用是(shì)降低(dī)粘結劑的(de)塑限温(wēn)度(dù)Tg,使Tg 达(dá)到(dào)室(shì)温(wēn)或(huò)室(shì)温(wēn)以(yǐ)下(xià),從而(ér)确保粘結劑在(zài)室(shì)温(wēn)时(shí)具有(yǒu)好(hǎo)的(de)流動(dòng)性(xìng)和(hé)不(bù)發(fà)生(shēng)凝結。另(lìng)外(wài),塑性(xìng)劑对(duì)粉體(tǐ)颗(kē)粒(lì)還(huán)起(qǐ)潤滑和(hé)橋(qiáo)联作(zuò)用,有(yǒu)利于(yú)料漿的(de)分(fēn)散穩定(dìng),但加入塑性(xìng)劑会(huì)使素胚膜的(de)強(qiáng)度(dù)降低(dī)。最(zuì)常用的(de)塑性(xìng)劑有(yǒu)聚乙二(èr)醇、鄰苯二(èr)甲酸(suān)脂、乙二(èr)醇等,它(tā)们(men)对(duì)料漿流變(biàn)性(xìng)的(de)影響作(zuò)用不(bù)甚相同(tóng)。鄰苯二(èr)甲酸(suān)脂能(néng)潤滑粉體(tǐ)颗(kē)粒(lì),降低(dī)料漿粘度(dù),而(ér)聚乙二(èr)醇則在(zài)粉體(tǐ)颗(kē)粒(lì)間(jiān)形成(chéng)有(yǒu)機(jī)橋(qiáo),能(néng)增加料漿的(de)粘度(dù)。
4.其(qí)它(tā)添加劑
此(cǐ)外(wài),在(zài)流延漿料的(de)制備过(guò)程中(zhōng),還(huán)經(jīng)常加人一(yī)些功能(néng)性(xìng)的(de)有(yǒu)機(jī)物(wù)添加劑,産生(shēng)一(yī)些特(tè)殊的(de)漿料性(xìng)質(zhì)或(huò)理(lǐ)想(xiǎng)的(de)干(gàn)带(dài)性(xìng)質(zhì)。
除泡劑:主(zhǔ)要(yào)在(zài)高(gāo)分(fēn)子溶液(PVA )或(huò)高(gāo)分(fēn)子分(fēn)散體(tǐ)系(xì)易産生(shēng)有(yǒu)害的(de)穩定(dìng)泡沫的(de)水(shuǐ)介質(zhì)中(zhōng)有(yǒu)用,特(tè)别是(shì)攪拌过(guò)程中(zhōng)(如(rú)用特(tè)殊的(de)蜡,或(huò)用真(zhēn)空攪拌)。防止泡沫産生(shēng)要(yào)比消除泡沫有(yǒu)效得多(duō)。常用的(de)除泡方(fāng)法是(shì)機(jī)械法加上(shàng)化學(xué)法。即在(zài)漿料中(zhōng)加人除泡劑,然后進(jìn)行真(zhēn)空攪拌除气(qì)。常用的(de)除泡劑是(shì)正(zhèng)丁醇、乙二(èr)醇各(gè)半的(de)混合液。
潤湿(shī)劑:主(zhǔ)要(yào)是(shì)溶于(yú)液相的(de)表(biǎo)面(miàn)活化劑,用来(lái)減小液體(tǐ)表(biǎo)面(miàn)张(zhāng)力(特(tè)别是(shì)水(shuǐ)),提(tí)高(gāo)它(tā)们(men)对(duì)粉料和(hé)被(bèi)作(zuò)用物(wù)的(de)潤湿(shī)性(xìng)。因(yīn)此(cǐ),表(biǎo)面(miàn)活性(xìng)劑也(yě)被(bèi)用作(zuò)分(fēn)散劑。
均化劑:用于(yú)增加组分(fēn)的(de)相互溶解(jiě)性(xìng)(如(rú)环(huán)己酮), 由此(cǐ)防止干(gàn)燥时(shí)起(qǐ)皮(pí)。它(tā)们(men)也(yě)增加基片(piàn)的(de)密度(dù)和(hé)拉伸強(qiáng)度(dù)。
控流劑:有(yǒu)时(shí)加人少(shǎo)量(liàng)来(lái)防止基片(piàn)的(de)表(biǎo)面(miàn)干(gàn)燥太快(kuài),防止開(kāi)裂。絮凝劑:防止分(fēn)散體(tǐ)系(xì)形成(chéng)过(guò)高(gāo)密度(dù)沉澱的(de)試劑。
四(sì)、有(yǒu)關(guān)流延成(chéng)型
流延是(shì)一(yī)項相當精密的(de)工藝,对(duì)于(yú)流延后的(de)産品質(zhì)量(liàng)要(yào)求十(shí)分(fēn)嚴格,以(yǐ)下(xià)幾(jǐ)點(diǎn)可(kě)供參考:
1.刮刀(dāo)的(de)表(biǎo)面(miàn)光(guāng)潔度(dù)流延刮刀(dāo)一(yī)般用工具鋼(gāng)制成(chéng),它(tā)的(de)耐磨性(xìng)好(hǎo),使用壽命长,但需注意(yì)保養,每次(cì)使用后必须清(qīng)洗干(gàn)淨,並(bìng)防止硬(yìng)物(wù)刮傷表(biǎo)面(miàn),使刮刀(dāo)保持(chí)光(guāng)滑平整。光(guāng)滑平整的(de)刮刀(dāo)是(shì)獲得厚度(dù)均勻,表(biǎo)面(miàn)光(guāng)滑膜带(dài)的(de)關(guān)鍵。
2.漿料槽液面(miàn)高(gāo)度(dù)漿料槽液面(miàn)高(gāo)度(dù)提(tí)高(gāo),漿料槽內(nèi)的(de)压力增大(dà),使漿料通(tòng)过(guò)刮刀(dāo)間(jiān)隙的(de)流入速度(dù)增加,流延膜厚度(dù)增加,因(yīn)此(cǐ)維持(chí)液面(miàn)高(gāo)度(dù)均衡一(yī)致(zhì)对(duì)控制流延膜厚度(dù)均勻性(xìng)十(shí)分(fēn)重(zhòng)要(yào)。大(dà)型的(de)流延設備中(zhōng)通(tòng)常需要(yào)带(dài)有(yǒu)液面(miàn)傳感(gǎn)器,控制供漿閥門(mén),控制液面(miàn)高(gāo)度(dù)變(biàn)化在(zài)最(zuì)小的(de)幅度(dù)。
3.漿料的(de)均勻性(xìng)流延用漿料必须充分(fēn)分(fēn)散均勻,當有(yǒu)未分(fēn)散好(hǎo)的(de)硬(yìng)块(kuài)、团(tuán)聚體(tǐ)又未能(néng)过(guò)濾掉时(shí)膜带(dài)上(shàng)就(jiù)会(huì)産生(shēng)疤痘狀缺陷,或(huò)因(yīn)干(gàn)燥燒成(chéng)收(shōu)縮不(bù)同(tóng)産生(shēng)凹陷。因(yīn)此(cǐ)必须重(zhòng)視漿料的(de)制備,在(zài)使用前(qián)必须过(guò)篩去(qù)除这(zhè)些硬(yìng)块(kuài)和(hé)团(tuán)聚體(tǐ)。如(rú)果(guǒ)漿料中(zhōng)有(yǒu)气(qì)泡,流延前(qián)必须進(jìn)行除泡處(chù)理(lǐ)。
4.流延厚度(dù)刮刀(dāo)間(jiān)隙的(de)厚度(dù)與(yǔ)實(shí)際烘干(gàn)成(chéng)型厚度(dù),不(bù)会(huì)一(yī)致(zhì),應(yìng)为(wèi)在(zài)烘干(gàn)过(guò)程中(zhōng)有(yǒu)溶劑等的(de)揮發(fà),在(zài)漿料穩定(dìng),流延其(qí)他条(tiáo)件(jiàn)如(rú)流速,干(gàn)燥温(wēn)度(dù)一(yī)定(dìng)的(de)情(qíng)況下(xià),通(tòng)常会(huì)有(yǒu)一(yī)个(gè)穩定(dìng)的(de)比例。一(yī)般可(kě)以(yǐ)通(tòng)过(guò)流延試验(yàn)得到(dào)有(yǒu)效的(de)參数。
5.制定(dìng)並(bìng)执行最(zuì)佳的(de)干(gàn)燥工藝流延出(chū)的(de)漿料膜經(jīng)过(guò)干(gàn)燥才能(néng)從基板上(shàng)剝落下(xià)来(lái)。因(yīn)此(cǐ),制定(dìng)合适的(de)干(gàn)燥工藝是(shì)獲得高(gāo)質(zhì)量(liàng)膜带(dài)的(de)重(zhòng)要(yào)因(yīn)素。如(rú)果(guǒ)干(gàn)燥工藝制定(dìng)不(bù)當,流延膜常会(huì)出(chū)現(xiàn)气(qì)泡、針(zhēn)孔、皺紋、干(gàn)裂,甚至(zhì)不(bù)易從基板上(shàng)脫落等缺陷。制定(dìng)干(gàn)燥工藝的(de)原則是(shì):确保溶劑缓慢(màn)發(fà)揮,使膜层(céng)內(nèi)溶劑的(de)擴散速度(dù)與(yǔ)表(biǎo)面(miàn)揮發(fà)速度(dù)趨于(yú)一(yī)致(zhì),防止表(biǎo)面(miàn)过(guò)早(zǎo)硬(yìng)化而(ér)引起(qǐ)的(de)后期(qī)開(kāi)裂、起(qǐ)泡、皺紋等缺陷。
五(wǔ)、 流延工藝的(de)優勢
自(zì)動(dòng)化程度(dù)高(gāo),生(shēng)産效率高(gāo)。産品質(zhì)量(liàng)好(hǎo),合格率高(gāo)。适應(yìng)生(shēng)産大(dà)面(miàn)積基片(piàn)和(hé)多(duō)元(yuán)化基片(piàn)。