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1、電子元器件的小型化、高頻化、集成化是新型電子信息功能陶瓷材料的發(fā)展趨勢(shì)。堇青石作為具有良好的介電性能、較低的熱膨脹系數(shù)和較低的燒結(jié)溫度的新型電子信息功能陶瓷,具有廣闊的應(yīng)用前景。
流延成型工藝以其操作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定,產(chǎn)品性能優(yōu)良的特點(diǎn),是電子元器件生產(chǎn)的支柱技術(shù)。由于傳統(tǒng)流延成型工藝污染嚴(yán)重、成本高,因此開(kāi)發(fā)以水為溶劑的環(huán)保型、低成本的水基流延成型工藝成為發(fā)展的趨勢(shì)。
本文以水基流延工藝制備堇青石陶瓷坯片為研究目的,在大
2、量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,首先對(duì)采用溶膠-凝膠法制備的堇青石粉體的性能進(jìn)行了分析;對(duì)比四種分散劑的分散效果,確定聚丙烯酸鈉作為制備堇青石水基流延漿料的分散劑,并分析其分散機(jī)理;討論添加劑的加入量,并得到各種添加劑的配比范圍;經(jīng)過(guò)干燥工藝處理后得到堇青石流延坯片,并對(duì)其各種性能進(jìn)行分析。
研究發(fā)現(xiàn):采用溶膠-凝膠法制備的堇青石粉體粒徑分布較寬,堇青石粉體二次顆粒較大,平均粒徑2.904μm,D(0.5)=3.936μm,比表面積為2.07
3、m2/g,平經(jīng)球磨工藝處理4h得到的堇青石粉體可在堇青石水基流延漿料中良好的分散。
分散劑聚丙烯酸鈉通過(guò)靜電力作用和空間位阻作用對(duì)堇青石粉體顆粒進(jìn)行分散,且其吸附構(gòu)型隨著懸浮液pH的增加而改變(從繞曲、纏繞狀態(tài)到逐漸伸展、擴(kuò)張狀態(tài))。在堿性條件下(pH=9~10)聚丙烯酸鈉對(duì)堇青石粉體分散作用最好,與Mg-O基團(tuán)發(fā)生作用,屬于物理化學(xué)吸附。分散劑聚丙烯酸鈉的加入量直接影響漿料的性能;增塑劑和粘結(jié)劑之比R值的大小不但影響堇青石流
4、延漿料的性質(zhì),而且對(duì)堇青石流延生坯性能也有很大影響。堇青石水基流延漿料的剪切稀化是可逆的,這種剪切稀化的現(xiàn)象有利于流延成型的進(jìn)行。經(jīng)研究水基流延堇青石漿料的配比范圍為:固含量比例(20-30)wt%;分散劑比例(0.8-1.5)wt%;粘結(jié)劑在漿料中比例(2.0-2.6)wt%;增塑劑在漿料中比例(1.4-2.0)wt%;去離子水及其它添加劑適量。
堇青石水基流延坯片干燥過(guò)程分為恒速干燥階段和降速干燥階段。坯片干燥溫度過(guò)高時(shí),
5、在干燥降速階段為坯片內(nèi)溶劑提供的活化能大于坯片干燥所需的活化能,為了釋放多余的能量而引起坯片內(nèi)缺陷的產(chǎn)生。堇青石水基流延坯片干燥溫度為25℃時(shí),得到的堇青石生坯表面光滑,柔韌性好,致密度高。
堇青石水基流延生坯微觀結(jié)構(gòu)均一,Z軸方向沒(méi)有密度梯度。坯片表面的“峰”“谷”結(jié)構(gòu)有利于坯片的疊層。μ-堇青石的析晶溫度為968.4℃,α-堇青石的析晶溫度為1003℃。燒結(jié)溫度為1000℃時(shí),晶相組成和含量不隨保溫時(shí)間的增加而變化。100
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