陶瓷加熱圓棒瓷體強(qiáng)度工藝探究

1、陶瓷加熱圓棒瓷體強(qiáng)度工藝探究摘要本文通過對一種可用于電子恒溫器、空調(diào)機(jī) 輔助加熱、熱吹風(fēng)、汽車尾氣處理器等領(lǐng)域，軍民兩用的新 型發(fā)熱元件一陶瓷加熱圓棒瓷體強(qiáng)度的關(guān)鍵技術(shù)流延漿料 的分散、燒結(jié)等工藝的介紹和分析，對影響陶瓷加熱圓棒瓷 體強(qiáng)度的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)做出了說明和探究。關(guān)鍵詞發(fā)熱元件瓷體強(qiáng)度 流延漿料的分散性燒結(jié) 工藝中圖分類號：ts156文獻(xiàn)標(biāo)識碼：a文章編號： 1009-914x (2014) 01-0236-02ceramic heating porcelain body strength of round processyu yongmei(minhang electronics co

2、. , ltd, fujian province, fujian nanping 353001).abstractthis axticle through to a can be used in the electronic thermostat, air-conditioning auxiliary heating, electrie blower, automobile exhaust in areas such as the processor, a new type of heating elements, ceramic heating dual-use round rod porc

3、elain body st reng th of the key t echnology of stretch film introduction and analysis of dispersion and sintering process, affecting the ceramic heating rods to the difficulty and key points of the porcelain body strength and explored.key wordsheating elements ； porcelain body strength； flow of slu

4、rry dispersion； sintering process1、引言陶瓷加熱圓棒是一種新型的電子發(fā)熱元件，它具有壽命 長、可靠性髙、環(huán)保等特點(diǎn)。產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于電子恒溫器、 空調(diào)機(jī)輔助加熱、熱吹風(fēng)、汽車尾氣處理器等領(lǐng)域，軍民兩 用，市場需求量大。目前，國內(nèi)市場主要依賴進(jìn)口。成本高, 價格貴，無法滿足日益增長的國內(nèi)外市場需求。本文通過對 陶瓷加熱圓棒瓷體強(qiáng)度工藝研究，就如何獲得致密度良好的 陶瓷件，保證產(chǎn)品的瓷體強(qiáng)度進(jìn)行了工藝研究。2、產(chǎn)品概況由于氧化鋁陶瓷具有機(jī)械強(qiáng)度高、硬度大、高溫絕緣電 阻高、高頻介電損耗小、耐化學(xué)腐蝕性和導(dǎo)熱性良好等一系 列優(yōu)良性能，而被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、石油、化工、

5、紡織、電 子以及冶金等各個行業(yè)。它也是新一代升級發(fā)熱元件（替代 含鉛陶瓷電熱元件ptc）陶瓷加熱圓棒的首選材料。陶瓷 加熱圓棒是由陶瓷棒芯、陶瓷生片、外引線三部分構(gòu)成。其 中，陶瓷棒芯是主體，其外層包卷一層帶金屬化陶瓷生片，經(jīng)高溫共燒成瓷后再焊上外引線成型。產(chǎn)品構(gòu)成如下表1:陶瓷加熱圓棒產(chǎn)品實(shí)物圖：陶瓷加熱圓棒采用95%96%a1203陶瓷，其主要性能詳 見下表2：3實(shí)驗(yàn)通過工藝研究，影響產(chǎn)品的瓷體強(qiáng)度主要有流延漿料的 分散性、燒結(jié)等因素。3. 1流延漿料的分散性由于a1203瓷料的組分和粉料的粒度決定著陶瓷的燒結(jié) 溫度，對陶瓷強(qiáng)度、金屬化溫度及金屬化強(qiáng)度有重要影響。 a1203粉體顆粒細(xì)度合

6、理、活性大，對燒結(jié)有促進(jìn)作用，制 成的陶瓷強(qiáng)度也越高。此外a1203粉體小顆粒還有助于分散, 由于剛玉和玻璃相線膨脹系數(shù)不同，在晶界處造成的應(yīng)力集 中，可減少開裂的危險(xiǎn)性；細(xì)的晶粒還能妨礙微裂紋的發(fā)展, 不易造成穿晶斷裂，有利于提高斷裂韌性和耐磨性。合適的 粉料粒度對流延工藝大有益處，有利于提高流延片的均勻性 和致密度。我們用國產(chǎn)95%a1203瓷粉進(jìn)行球磨試驗(yàn)，其試驗(yàn)情況 如下：(1) 試驗(yàn)：試驗(yàn)條件，球磨0.5小時后加油酸，球磨 時間16小時。試驗(yàn)結(jié)果：d10：0. 706 um； d50： 6. 355 um； d90：18. 801 u m.比表面積：2. 54m2/g；表面積平均粒徑

7、d3, 2: 2. 361 um；體積平均粒徑d4, 3： 8. 770 umo測試分布圖 如下圖1：500倍電鏡掃描圖見下圖2：從以上粒度測試和掃描電鏡照片可以看出：通過調(diào)整球磨參數(shù)可以使球磨效率有所提高，但無法消 除粒度的雙峰分布。球磨時間調(diào)整至28小時，效果也不理 想。這主要是由于購買的氧化鋁粉本身就存在粒度的雙峰分 布，球磨過程僅僅是讓每一個顆粒都減小了一些而已。雙峰 分布的存在雖然不利于抑制燒成時的異常晶粒生長，但對成 型時的致密堆積還是有一些好處的。要解決的關(guān)鍵是如何使 成型時的漿料中的固體顆粒均勻、徹底地分散，避免團(tuán)聚體 的存在。對于氧化鋁基片來說，粉料的粒度并不是越小越好，只

8、要能滿足性能要求，粉料粒度分布合理，有利于提高漿料中 的固相含量，降低干燥和燒成時的收縮，減少變形和開裂現(xiàn) 象。這些問題，當(dāng)然只有通過多次試驗(yàn)才能找到最佳的參數(shù)。(2) 通過大量的工藝試驗(yàn)，我們研究了相對理想的工 藝方法來提高流延漿料的分散性。其試驗(yàn)結(jié)果如下圖4：試驗(yàn)結(jié)果:d10： 1. 16um； d50：3. 15 um； d90： 5. 95 um.比表面積：2. 83 m2/c. c；表面積平均粒徑d3, 2：2. 12um；體積平均粒徑 d4, 3： 3. 41 nmo(3) 粉料粒度分布均勻性對流延生料帶分散性的影響, 可通過以下圖片看出。圖5是1000倍電鏡掃描圖，可以看出，粉料

9、生帶顆粒 之間的團(tuán)聚現(xiàn)象多，明顯地看到一小團(tuán)一小團(tuán)的團(tuán)聚物，孔 隙分布不均勻。圖6粉料生帶的團(tuán)聚很少，孔隙分布較均勻，堆積密度 高。3.2燒結(jié)工藝的影響由于陶瓷加熱圓棒燒成溫度和高溫下的保溫時間是坯 體能否完全燒結(jié)的重要外因條件。伴隨燒成溫度的升高和保 溫時間的延長，物質(zhì)質(zhì)點(diǎn)遷移擴(kuò)散充分，坯體不斷收縮，體 積密度不斷提高。燒成溫度不到，保溫時間再長也會生燒； 燒成溫度過高，或在燒成溫度點(diǎn)過分延長保溫時間，均會引 起晶粒粗大，體積密度下降等過燒現(xiàn)象，導(dǎo)致燒結(jié)體的機(jī)械 強(qiáng)度降低。適當(dāng)?shù)谋貢r間對提高產(chǎn)品的抗折強(qiáng)度是有利 的。因?yàn)樵诒剡^程中可以使坯體的物理化學(xué)變化更趨完 全，使坯體具有一定的液相量

10、和適當(dāng)?shù)木Я３叽纾瑫r也使 組織結(jié)構(gòu)趨于均勻穩(wěn)定。在燒成溫度下保溫2h相當(dāng)于升高 溫度10°c,因此隨著保溫時間的延長將會導(dǎo)致晶體長大變粗 或發(fā)生二次重結(jié)晶，這樣將在一定程度上破壞產(chǎn)品顯微結(jié)構(gòu) 的均勻性，不利于機(jī)械強(qiáng)度的提高。所以在穩(wěn)定配料工序的 情況下，確定適當(dāng)?shù)臒蓽囟群捅貢r間對試樣強(qiáng)度的提高 至關(guān)重要。根據(jù)產(chǎn)品所需電阻值的不同，燒結(jié)溫度可控制在 1645°c±5°c范圍，保溫時間1小時。實(shí)現(xiàn)陶瓷在高溫下， 通過生成一定量的液相來促進(jìn)瓷體的致密化及依靠高溫下 的質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散來達(dá)到致密化的目的。4、結(jié)束語影響瓷體強(qiáng)度的因素很多，不排除棒芯制作、流延片印 刷、切割、包卷成型、釬焊等工藝的影響。但最關(guān)鍵的還是 陶瓷生片的制備和燒結(jié)工藝，其影