电子陶瓷制备原理

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1、第一章电子陶瓷制备原理陶瓷：通常将经过制粉、成型、烧结等工艺制得的产品都叫做陶瓷。无机烧结体（硬、脆）显微结构：多晶多相结构在人类文明发展史中，陶瓷常常作为论证标志之一，于是在相当长的年代里，陶瓷一词便作为陶器和瓷器的总称。随着科技的发展，人们把陶瓷的概念扩大到整个无机非金属领域。通常所称的陶瓷材料，不少人还是把它当作传统陶瓷来理解，传统陶瓷的制备是利用天然硅酸盐矿物作为原料，经过粉碎、配料、成型、烧结等工艺制造而成。新型陶瓷：具有各种独特性质和制造这些材料所必须采用的特殊的工艺（摆脱传统的组成和工艺的范畴），所用原料从取之于天然硅酸盐矿物的方式扩大到广泛使用人工合成的化合物，包括纯

2、氧化物、复合氧化物、卤化物、以及碳化物、氮化物、硼化物、硅化物，以及复合盐类单质。从结构上，以硅氧四面体为基本结构单元，发展到以单纯铝氧、锆氧八面体和硅氧、硅碳四面体以及含有多种其它基本结构单元的结合。尺度上从1-100μm（晶粒）到10-1000nm（层次），工艺上，由液相到少量液相或不含液相的固相烧结。不论是传统还是新型，所具有独特的物理性质无不与它们的化学组成、物相和显微结构有关。[往往把玻璃、搪瓷、珐琅、釉、水泥、单晶或无机化合物，也列入近代陶瓷范畴（广义陶瓷）]陶瓷属于多晶体，可分为单相多晶体（由单一的多个晶相组成），多相多晶体（除晶相外，还有气相和玻璃相。陶瓷中晶相、玻璃

3、相、气相数量和分布上的差异，使陶瓷具有不同的性能。晶相是决定陶瓷基本性质的主导物相（形貌、大小、均化、细化）玻璃相是陶瓷体中的低熔组成物气相（气孔）以孤立状态分布在玻璃相之中，电介质陶瓷，气孔可增大陶瓷的介电损耗，气孔又是光的散射中心，使透过的光量大大地减少，透明陶瓷的透明度大大降低，变得不透明。狭义陶瓷：从所采用的原料来说，最早是直接应用粘土制成陶器，后来将天然原料进行加工配合制成瓷器，现在除天然原料外，还大量采用化工原料；成型从手工捏制、泥条盘筑到陶轮制坯，到复杂机械，到多种成型；煅烧从平地堆烧，到半地下式穴烧，到控制温度、气氛机械化窑炉。生产力水平和科技进步的反映，漫长的历程使

4、陶瓷从古老的工艺和艺术的宫殿中走出来，跨进了现代科学技术行列中，使它与金属材料、有机高分子材料共同构成三大材料。§1.1电子瓷及其原料1电子瓷定义及类别电子陶瓷是指应用于电子技术中的各种陶瓷，也就是在电子工业中用于制造电子元件和器件的陶瓷材料，一般分为结构陶瓷和功能陶瓷。用于制造电子元件、器件、部件和电路中的基体、外壳、固定件和绝缘零件等陶瓷材料，又称装置瓷。大致分为：电真空瓷、电阻基体瓷和绝缘零件等。24功能陶瓷：用于制造电容器、电阻器、电感器、换能器、滤波器、传感器等并在电路中起一种或多种作用的陶瓷材料，它又分为：电容器瓷，铁电瓷，压电瓷，半导体瓷和磁性瓷等。电子陶瓷在化学成分，

5、微观结构和机电性能上，均与一般的电力用陶瓷有着本质的区别。电子陶瓷需具有高的机械强度，耐高温高湿，抗辐射，介电常数变化范围宽，介质损耗小，电容温度系数可以调整，抗电强度和绝缘电阻高，以及老化性能优异。电子陶瓷按特性可分为：高频和超高频绝缘陶瓷；高频高介陶瓷；铁电和反铁电陶瓷；压电陶瓷；半导体陶瓷；光电陶瓷；电阻陶瓷等。电子陶瓷按应用范围可分为：固定用陶瓷；电真空陶瓷（主要用于绝缘体，构架，基体，外壳及多层布线等）；电容器瓷（高频或低频电容器介质，兼作电容器支承，构架材料；电阻瓷等。按微观结构分：多晶；单晶；多晶和玻璃相；单晶和玻璃相。利用陶瓷材料的高频或超高频电气物理特性可制作各种形

6、状的固定零件，陶瓷电容器，电真空陶瓷零件，碳膜电阻基体等，它们在通信、广播、电视、雷达、仪器、仪表等电子设备中是不可缺少的组成部分，此外，随着激光、计算、集成、光学等新技术的发展，电子陶瓷用途日益扩大。电子陶瓷材料的发展同物理化学、应用物理、硅酸盐物理化学、固体物理学、光学、电学、声学、无线电电子学等的发展密切相关，相互促进，从而在电子技术的飞跃发展中，使电子陶瓷也相应地取得了很大的进展。1电子陶瓷的原料三方面要求：（1）化学成分：纯度，杂质的种类与含量，化学计量比；（2）颗粒度：粉粒直径，粒度分布，颗粒外形；（3）结构：结晶形态，稳定度，裂纹，致密度和多孔性等。粒度与结构主要决定着

7、坯体的密度和成型性。颗粒细，结构不完整，则活性（不稳定性，可烧结性）愈大，有利于烧结。电子瓷所用的原料大体可分为矿物原料和化工产品两类：粘土、膨润土、滑石菱镁矿、萤石、金红石矿物原料刚玉光谱纯99.9~99.99%分析纯99~99.9%化学纯95~99%工业纯80~90%化工产品原料24杂质：（1）促进烧结（2）ⅢⅤ或ⅡⅥ杂质能作为离子价补偿，而提高材料的电气性能粉料稳定度：多晶转变，存在两种或两种以上晶型ZrO2低温单斜晶系（低温稳定），温度升高，110