中國粉體網(wǎng)訊  自1947年Howatt等首次用流延成型法來生產(chǎn)陶瓷片層電容器以來，流延成型法由于具有設(shè)備簡(jiǎn)單、可連續(xù)操作、生產(chǎn)效率高、坯體性能均一等特點(diǎn)，已成為制備大面積、超薄陶瓷基片的重要方法，被廣泛應(yīng)用在電子工業(yè)、能源工業(yè)等領(lǐng)域，如制備Al₂O₃、AlN電路基板，BaTiO₃基多層電容器及ZrO₂固體燃料電池等。流延成型技術(shù)為電子元件的微型化以及超大規(guī)模集成電路的實(shí)現(xiàn)提供了廣闊的前景。

（圖片來源：浙江德龍科技有限公司）

流延成型工藝并不復(fù)雜，但其成型過程的每一步操作都很重要，影響其成型質(zhì)量的因素較多，如漿料、流延機(jī)精度、流延工藝等，其中漿料是決定流延成品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。流延成型漿料主要包括陶瓷粉料、溶劑、分散劑、粘結(jié)劑、增塑劑，必要時(shí)還需要除泡劑和勻化劑等。

粉料的選擇原則

在漿料配制過程中，粉體的分散性尤為重要，影響分散性的最關(guān)鍵因素為粉體的粒徑、比表面積、化學(xué)組成和表面形態(tài)結(jié)構(gòu)，這些都關(guān)系到最終成型生帶的顯微結(jié)構(gòu)和宏觀性能。與此同時(shí)，有機(jī)載體產(chǎn)生的表面張力和重力沉降也與粉體粒徑和比表面積緊密相關(guān)，粉體粒徑直接決定了成型后生帶的堆積密度。因此，粉料的選擇原則是：

（1）嚴(yán)格控制陶瓷粉體的雜質(zhì)含量。陶瓷粉體的化學(xué)組成和特性會(huì)影響甚至能控制最終燒結(jié)材料的收縮率和顯微結(jié)構(gòu)，所以必須嚴(yán)格控制陶瓷粉體中的雜質(zhì)含量；

（2）嚴(yán)格控制陶瓷粉體的顆粒尺寸和形貌。陶瓷粉體的顆粒尺寸和形貌對(duì)顆粒堆積以及漿料的流變性能會(huì)產(chǎn)生重要影響。為了使成型的素坯膜中陶瓷粉體顆粒堆積致密，粉體的尺寸必須盡可能小。但另一方面，顆粒尺寸越小比表面積越大，漿料制備時(shí)所需的有機(jī)添加劑越多，導(dǎo)致素坯膜的排膠困難，干燥和燒結(jié)后收縮率增加，降低最終燒結(jié)陶瓷的體密度。陶瓷顆粒尺寸的最佳范圍一般為1~4μm，比表面積為2~5m²/g，顆粒形貌以球形為佳。

對(duì)溶劑的要求

溶劑的主要作用是溶解粘結(jié)劑、增塑劑和其他添加劑，分散粉粒，并為漿料提供合適的粘度。溶劑的流變特性是影響漿料粘度和流延時(shí)間的重要因素，其決定了有機(jī)載體的流變特性，進(jìn)而影響到流延生帶的質(zhì)量。合理選用溶劑可以有效提高生帶的均勻性、致密性等物理性質(zhì)。在溶劑的選擇上首先要考慮以下幾個(gè)因素：

（1）能很好地溶解分散劑、粘結(jié)劑和增塑劑；

（2）能分散陶瓷粉料；

（3）在漿料中保持化學(xué)穩(wěn)定性，不與粉料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；

（4）提供漿料合適的粘度；

（5）能在適當(dāng)?shù)臏囟认抡舭l(fā)與燒除；

（6）保證素坯無缺陷固化；

（7）使用安全，對(duì)環(huán)境污染少且價(jià)格便宜。

對(duì)分散劑的要求

能夠?qū)�骨料進(jìn)行良好的潤濕分散，與其它有機(jī)物不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。目前國內(nèi)外廣泛采用的分散劑是不飽和油脂。分散劑用量雖小，卻對(duì)生瓷帶的外觀、體積密度及層壓性能有明顯的影響。下表是常用的分散劑和粘結(jié)劑。

對(duì)粘結(jié)劑的要求

粘結(jié)劑是為了分散于陶瓷粉粒之間，連接顆粒，使流延片具有一定的強(qiáng)度和可操作性。選擇粘結(jié)劑需要考慮的因素有：

（1）素坯的厚度；

（2）所選用溶劑的類型及其匹配性，應(yīng)不妨礙溶劑揮發(fā)和不產(chǎn)生氣泡；

（3）易于燒除，不留殘余物；

（4）能起到穩(wěn)定漿料和抑制顆粒沉降的作用；

（5）有較低的塑性轉(zhuǎn)變溫度，以確保在室溫下不發(fā)生凝結(jié)；

（6）與襯墊材料不相粘和易于分離。

目前，有機(jī)流延漿料中最常用的粘結(jié)劑主要為PVB（聚乙烯醇縮丁醛）和PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）兩類。PVB具有可搭配性好、塑性高、易排膠等優(yōu)點(diǎn)，是最常用的流延粘結(jié)劑。與PVB相比，PMMA具有強(qiáng)度高、可溶性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，可以在較寬的加入范圍內(nèi)使生帶保持較好的柔韌性，便于增塑劑搭配使用。與有機(jī)流延體系不同，水基流延漿料中的粘結(jié)劑主要分為水溶性粘結(jié)劑和水系乳膠粘結(jié)劑兩類。

對(duì)增塑劑的要求

對(duì)粘接劑具有良好的增塑性。增塑劑用量越少，生瓷帶能達(dá)到同樣的柔韌性，它的增塑能力就越強(qiáng)。在生產(chǎn)實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，有的增塑劑也是良好的分散劑，具有良好的分散潤濕能力，加入此類增塑劑可有效降低漿料的吃水量。對(duì)增塑劑的另外一個(gè)要求是：揮發(fā)速度較慢，在空氣中不吸潮或吸潮量較少。這樣可以保證生產(chǎn)的生瓷帶在空氣中長期保存，而仍保持不變的柔韌性。下表為常用的粘結(jié)劑及與其對(duì)應(yīng)的增塑劑。

參考來源：

[1]呂子彬等.陶瓷基片流延成型用漿料研究進(jìn)展

[2]白軍信等.影響流延成形陶瓷基板的質(zhì)量因素

[3]宋占永等.陶瓷薄片的流延成型工藝概述

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/山川）

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