高性能氧化物陶瓷靶材的压力注浆成型工艺及应用_周贤界_惠浩

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引言

随着激光、微波和离子束等技术的应用，人们开发了多种氧化物薄膜材料的制备方法和技术，其中主要的方法有脉冲激光沉积、磁控溅射、电子束蒸发、分子束外延等物理方法，以及化学气相沉积、溶胶-凝胶、喷雾热解等化学方法[1～3]。在这些制备技术中，磁控溅射镀膜技术具有易于大面积镀膜、工业化生产以及薄膜品质、成分、结构、均匀性等易于调控的优势，是产业化制备氧化物薄膜材料的重要方法之一，以该方法制备的氧化物薄膜材料在液

晶面板、触摸屏、薄膜太阳能电池、发光二极管等产

业上获得了广泛应用。

在磁控溅射工艺中，作为被等离子体轰击沉积薄膜用的靶材是非常关键的材料。制备不同的功能薄膜需要各种靶材，如金属或合金、氧化物、碳化物靶材等。制备氧化物薄膜通常采用以氧化物陶瓷为靶材的磁控溅射工艺，与金属靶材氧化反应沉积法相比，具有靶材不易中毒和薄膜品质高的优势。氧化物陶瓷靶材属于陶瓷产品，由于对密度、纯度、尺寸、形状，以及成分、结构、均匀性等都有特殊要求，其产业化难度较高。随着全球光电产业的蓬勃发展，氧化物陶瓷靶材作为重要的关键基础材料，具有巨大的商业价值，多年来一直被学术界和

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作者简介：周贤界（1981-），男（汉族），湖南涟源人，博士生，从事功能氧化物纳米粉体与陶瓷的研究。收稿日期：2015-03-20

高性能氧化物陶瓷靶材的压力注浆成型工艺及应用

周贤界1，惠浩2

（1.中南大学材料科学与工程学院，长沙410083；2.浙江宁波麦博尔移动电话有限公司，浙江宁波315500）

摘要：氧化物陶瓷靶材是一种关键性的基材镀膜材料，其结构向高密度、大尺寸、管状、异型、均匀方向发展，这些结构特点对材料成型技术提出了更高的要求。本文对氧化物陶瓷靶材的多种产业化成型工艺进行综合评述，结合在压力注浆成型工艺上取得的进展，重点对高压注浆成型工艺的技术特点、应用优势进行了介绍，并展望了其应用前景。关键词：陶瓷靶材；成型；压力注浆中图分类号：TN304.2+1

文献标志码：A

文章编号：1671-8887（2015）03-0034-06

Pressure Slip Casting Process and Advantages of

High Performance Oxide Ceramic Targets

ZHOU Xian-jie 1,HUI Hao 2

(1.School of Materials Science and Engineering,Central South University,Changsha 410083,China;2.Zhejiang Ningbo Maiboer mobile phone Co.,Ltd.,

Zhejiang Ningbo 315500,China )

Abstract :Oxide ceramic targets are the critical foundation coating materials.With their structure develops toward high-density,large size,tubular,heteromorphosis,uniform direction,higher level of material forming is required.A variety of industrial molding methods of oxide ceramic targets are reviewed.By combining the advances of pressure slip casting,this article focus on its technical characteristics,advantages and application prospect.Key words :ceramic targets;molding;pressure slip casting

产业界关注。与日本、德国等世界靶材强国相比，我国陶瓷靶材研究相对落后，陶瓷靶材仍是我国的“软肋”。

制备氧化物陶瓷靶材涉及到粉体合成、生坯成型、高温烧结三个主要环节。三个环节相互独立，又成为一个系统，要制造出高性能的陶瓷靶材必须将三个环节系统考虑。本文结合在ITO、AZO、IG-ZO陶瓷靶材上的研究和产业化工作，对氧化物陶瓷靶材的成型工艺进行总结和评述，重点对制备高性能ITO靶材的压力注浆成型工艺技术的特点和应用优势做一简要分析，供同行参考。

2陶瓷靶材结构的发展

镀膜市场不仅对各种镀膜产品尺寸、镀膜品质、生产效率及制造成本提出了严格的要求，也对陶瓷靶材的结构提出了新的要求。纵观陶瓷靶材的研究历程以及市场需求状况，陶瓷靶材结构的发展趋势主要体现在以下几方面。

（1）高密度化：虽然提高靶材的密度增加了靶材制造的难度，但是对靶材的使用，薄膜产品的质量以及综合成本的降低有明显的好处。高密度靶材其表面粗糙度低，有效溅射面大，溅射效率高，靶材本身表面黑化趋势降低，并且制得的薄膜电阻率低[4]。同时，高密度陶瓷靶材可以提高靶材的使用寿命，从而降低了靶材的使用成本。

（2）组织均匀：靶材作为制备大面积薄膜的原材料，如果组织结构不均匀，则会严重影响到薄膜的厚度、组分等均匀性，对薄膜性能的均匀性产生极大的影响[5]。如ITO、AZO或IGZO靶材，同一块靶材或者同一批次靶材其密度均匀性越高，溅射时越不易中毒而产生节瘤，而且制备的薄膜厚度、方阻、透光率更均匀。

（3）大尺寸：随着各种镀膜产品尺寸的不断扩大化，相应的基片尺寸也在增大，这就要求所用的陶瓷靶材必须具有较大的尺寸。以液晶面板为例，其生产线已经发展到了十代线（10G），其玻璃基板的尺寸约为2880mm×3130mm，可以切割出8片50英寸液晶面板。虽然可以通过绑定多片小尺寸靶材获得大面积溅射靶材，但是这不仅会增加绑定的难度，而且拼缝易造成异常放电，破坏靶材性能的均匀性，因此单片陶瓷靶材的尺寸必须大型化。

（4）平面转管状：多年来，镀膜设备主要使用平面阴极，要求平面靶材与之配套。虽然人们通过设

计移动磁场等方式来提高平面靶材的利用率，但目前，平面靶材的利用率最高也只能达到40%左右。为了进一步提高靶材利用率，人们设计了使用效率更高的旋转阴极，用管状的靶材进行溅射镀膜。溅射设备的改进要求靶材从平面形状改变为管状，管状旋转靶材的利用率可以高达80%以上[6]。

（5）异形化：为了解决平面靶材利用率低的问题，人们设计和使用异性靶材。以长条形ITO、AZO 平面靶材为例，增加靶材溅射跑道区域的厚度，两端强磁场区域比中间区域更厚，让这些先使用完毕的区域有更长的使用时间，延长靶材的使用寿命。平面靶材进行异形化设计后，靶材的利用率可以从40%提高至50%以上。对高使用率的旋转靶材来说，靶材两端比中间区域先使用完毕，人们设计了“狗骨”形状的旋转靶材，让两端靶材更厚，以延长靶材的使用寿命。

以上从五个方面阐述了陶瓷靶材在结构方面的发展趋势，这与靶材的成型工艺息息相关，为了解决以上五个方面提出的难题，需要有更加先进的成型方式。

3ITO靶材的主要成型方法

3.1热等静压法

热等静压法是将粉末或预先压成的素坯装入包套后，再将套内抽真空焊接密封，放入高压容器内，使粉末在高温及等方压力下烧结，成型和烧结同时进行[7]。在ITO靶材的发展中，早期采用的热等静压技术难以获得高密度、大尺寸的材料。虽然热等静压法制备的靶材尺寸偏小、密度偏低、失氧率高且该方法设备偏贵、成本偏高[8]，但是，在日本发展常压烧结技术前，热等静压法制备的ITO靶材代表着世界一流水平，获得了镀膜企业的认可，我国的大型靶材企业也从国外引进了热等静压技术。但是，随着日本常压烧结方法的出现，热等静压法在ITO陶瓷靶材的制备上不再具备竞争优势，后续的研究和产业化逐渐被产业界淡化。虽然这种方法不适合ITO、AZO、IGZO这类靶材，但是比较适合需要缺氧的陶瓷靶材，如高折射率薄膜用的Nb2O x靶材[9]。

3.2冷等静压法

冷等静压法是将预先成型的素坯放入橡胶包套内浸于高压液体下使之承受各向同性的压力，实

现素坯密度的强化[10]。冷等静压只是获得密度尽可能高的素坯，使素坯的烧结致密化更为容易。由于冷等静压不具有热等静压的烧结能力，需要独立的烧结工艺对素坯进行烧制。冷等静压能够压制大尺寸的靶材，是目前多数企业优先选择的成型方法。国内外的成型研究表明[11,12]，冷等静压法可以制备出满足陶瓷靶材所需的高品质素坯。但冷等静压成型超大尺寸的素坯时，由于受到腔室尺寸的限制，会导致设备投资非常昂贵，而且在素坯较薄、尺寸较大时存在变形问题。同时，压制不同尺寸的素坯时，需要制备不同规格的预压模具，模具成本较高。

3.3喷涂法

喷涂法是利用高压气体（N2、H2、混合气体或空气）携带粉末颗粒经缩放管产生超音速双相流，在完全固态下撞击基体，通过较大的塑性流动变形沉积于绑定背板表面而形成涂层，涂层逐层增厚，获得陶瓷靶材[13]。由基本的喷涂法又衍生出等离子体喷涂、电弧喷涂、超音速火焰喷涂、冷喷涂等喷涂成型技术。使用氧化铌粉体和少量金属Nb，用等离子体喷涂实现了工业化制备旋转氧化铌陶瓷靶材。但喷涂成型工艺在高端的ITO、AZO、IGZO靶材成型上仍然没有突破，难以制备出高性能的靶材。

3.4湿法成型

湿法成型是通过将氧化物粉体制备成浆料，然后通过自我凝固、吸水或者压滤等方式实现特定外形的素坯，干燥后获得高密度的素坯[14]。湿法成型不仅可以实现冷等静压成型的功能，而且还能弥补冷等静压成型的不足。陶瓷靶材的湿法成型有注浆成型[15]、胶态成型（Gel Casting）[16]、直接凝固成型（Direct Coagulation Casting）[17]等。

除了以上所述成型方法外，人们还研究了冲击成型法和爆炸成型法等[18]，目前这些新型成型方法尚在研究阶段，要实现产业化还有很多研究工作需要进一步细化。

4注浆成型工艺

在上述的湿法成型中，注浆成型技术倍受靶材行业的关注。注浆成型过程是将氧化物粉体加入分散剂后与水混合球磨制备成陶瓷浆料，浆液通过模具吸水或者外力下强制脱水成型，脱坯后经干燥即可获得用于烧结的素坯。

4.1石膏模具吸水成型

常见的石膏注浆成型是依靠石膏的强吸水能力，将浆料中的水分快速吸干实现成型。它具有成本低、过程简单的优势，适用于要求较低的陶瓷产品。该工艺不适合制造高要求的靶材产品，因为石膏不仅会污染素坯，而且存在模具重复使用次数少，注浆或干燥过程漫长等不足。但用石膏模具来成型ITO靶材素坯也有报道[19]。在卫浴陶瓷制造工艺基础上发展起来的高压注浆成型不仅具有石膏注浆成型的优点[20]，且坯体无污染、模具使用次数多、成型效率高。

4.2树脂模具压力注浆成型

树脂模具压力注浆成型是用高压将浆料中的水分强制通过微孔排除实现成型。日本三井公司公开了过滤式注浆成型方法（Mitsui Membrane Fil-ter，MMF）[21]，该方法采用多孔高分子膜进行真空压滤，制备的ITO靶材被广泛用于高世代液晶面板生产线。靶材的注浆成型技术，尤其采用微孔树脂模具的高压注浆成型技术在我国还处于起步阶段，需要进行详细的探索和开发。近年来国内一些公司正在进行探索性研究，但尚未规模化应用于生产中。在发达国家，高性能ITO靶材主要以这种方式成型。

与冷等静压成型类似，注浆成型过程也是一个纯物理的挤压过程，成型的素坯品质取决于合成的粉体、调制的浆料、微孔模具、过程控制等。粉体的粒径、粒度分布，浆料的黏度及流动性、添加剂的选择与配比等都是注浆成型高密度素坯的关键因素。以下主要通过ITO和AZO靶材结合已有的研究成果来介绍压力注浆成型工艺。

4.2.1陶瓷浆料的制备

ITO浆料通常由ITO粉体、高纯去离子水、添加剂等经过球磨分散混合而得。对浆料的基本要求是黏度低、固含量高、稳定性好、无杂质元素污染、pH值为7～8。添加剂包括分散剂、粘结剂和消泡剂，它们的添加量范围为0.1%～1%（质量分数）。添加剂的选择除考虑使用效果外，还要求不能带入杂质，在脱脂阶段易于排除。

能否制得适合压力注浆成型的浆料，ITO粉体的性能也起着决定性的作用。什么样性能的ITO粉

体适合压力注浆，这属于靶材公司的技术秘密。对初次采用注浆成型工艺的企业，要掌握粉体性能和

注浆适应性之间的关系只能通过试验来摸索总结。在此，笔者仅从经验方面提两条一般性的要求：（1）粉体应当易于制浆，即在尽量少的水含量下，易于制得黏度小的浆料，且浆料触变性非常小；（2）浆料中的水分应易于排除，这就要求浆料内的水分尽量以游离态形式存在，粉体颗粒对水的亲和力尽可能小。

球磨仅仅是各种物料分散和混合的过程，在此过程中应注意不要带入杂质，所以在选用研磨容器和磨球时应充分考虑材质。研磨时间受多种因素（如粉体、添加剂、球磨方式、球磨设备）影响，具体球磨时间要由选择的具体方案来确定。一般来说，磨到黏度不再降低后再持续球磨5～8h即可。球磨速度不宜过高，以防温度过高改变物料组成和破坏物料结构。依笔者多年的经验，采用卧式球磨机、连续砂磨机磨料效果会更好。已研磨的浆料不宜久放，如需放置一段时间则要不断搅拌并防止沉降及水分损失。

4.2.2模具的制作

ITO靶材压力注浆使用的模具材质和模具结构样式并无统一的模式。原则上只要能满足微孔排水的目的即可。目前，最为成功的三井MMF工艺比较适合平板状产品成型，但是这种方法的成型压力低，它是靠抽真空形成一定的压力差来实现排水，对浆料的性能要求特别高，目前，国内的ITO粉体性能还很难达到这种工艺要求。

笔者开发了一种适合ITO靶材成型的超微孔径树脂模具材料，并以此为基础设计了一种适合平面状ITO、AZO靶材素坯成型的模具结构形式（专利申请号为2013101604521）。图1为试验所用的微孔树脂模具，并用这种模具成型了最大尺寸为300mm×700mm的ITO靶材素坯，干燥素坯相对密度为60%左右，图2为压力注浆成型的某陶瓷靶材素坯。

模具材质是由纯树脂组成，不含任何金属和非金属无机离子，使用过程中无杂质离子游离析出，不会对产品构成污染。该模具强度高，可以承受2MPa的注浆压力（实际使用时的注浆压力小于2MPa），且无需干燥即可连续使用，使用次数可达上千次。模具孔径大小合理，分布均匀，既可保证纳米、微米级浆料颗粒不渗漏，又最大限度地降低

了排出水分的阻力。

图1

压力注浆成型的树脂模具

图2压力注浆成型的靶材素坯

模具采用组合式结构，非常利于组装、安装、脱模、清洗和更换。制作模具不需要特殊工具和设备，一般技术人员均可快速掌握，而且所有模具制作的原料均可以在国内获得。近期又对模具的结构作了改进，使之能适应管状陶瓷靶材的压力注浆成型。因模具强度高，结构合理，能承受极高的浆料压力，很适合国内ITO、AZO粉体的注浆成型。4.2.3成型设备

成型设备主要包括真空泵、空气压缩机、压力罐、成型机、干燥器等。设备投资额较热等静压、冷等静压要低很多。另外，这些设备都是定型设备，有现成的供应商。

4.2.4注浆成型和素坯干燥

基本过程包括浆料脱气、压力进浆、保压排水、脱模干燥四个步骤。在具体的成型操作中，浆料压力的大小要依据浆料的性能灵活调节。一般来说，浆料性能好时压力可低一些，反之则较高。根据经验，成型时的压力一般在0.4～1.2MPa。特别需要强调的是，不宜分段升压而应一次将压力升到设定数值。

5压力注浆成型的特点和优势

从上述成型工艺过程看，ITO靶材压力注浆具有以下特点：

（1）属于湿法成型：湿法成型需要制浆，在这个过程中物料会得到充分的混合研磨，能保证各组分混合均匀，浆料的均一性好，这为制得合格素坯和保证靶材产品密度均匀提供了前提保证。

（2）采用树脂模具：树脂模具较石膏模具有更高的机械强度，而且有一定的塑性，所以能承受较大的浆料压力并易于密封，特别适合压力注浆。模具使用寿命长，可达千次以上。树脂模具具有适宜的超微通孔孔径，且表面孔径小，内部孔径大，这样既保证了浆料不会渗漏，也不会增大滤水阻力。模具易于清洗且不需干燥即可连续使用。

（3）较高的注浆压力：一般来说，压力越大则成型速率越高，所得到的坯体越密实。对于一些性能较差的浆料，必须使用大的注浆压力。经试验对比，在正常情况下，压力注浆干燥后的素坯密度甚至高于冷等静压强化所得的坯体。

从生产应用的角度看，ITO靶材压力注浆工艺具有以下优势：

（1）设备投资少，易于投产：与热等静压，冷等静压成型需要投资上百万，上千万相比，在同样生产规模条件下，压力注浆成型仅需要百万元以下的设备投资。另外，所有设备都是定型设备，可在市场直接采购。因此，压力注浆成型生产线不仅投资额低，而且生产线建设的时间相对较短。

（2）可生产大尺寸、异形产品：压力注浆成型陶瓷靶材的尺寸可以不受设备的限制，只要模具尺寸足够大就可以做大尺寸靶材。同样它也适合成型异性靶材，如厚度不一的平面靶材、管状靶材。由于模具价格低廉又易于制作，可根据产品尺寸和形状变化随时更换模具。

（3）适于生产高性能靶材：如前所述，浆料混合分散的均一性高，外加采用较高的压力成型，所以容易得到密度和均匀性皆高的素坯。密实的素坯再配以合适的烧结工序，可以烧制出高端靶材，这一点已经被国外的量产和国内试验所证实。

（4）工艺具有通用性：从原理上，压力注浆成型工艺也适合成型其他材质的陶瓷靶材，如AZO、GZO、IZO、IGZO、ATO、IAZO等。已经有部分企业在使用石膏模具低压注浆成型生产AZO、ZnO靶材。如果采用树脂模具、高压力注浆成型工艺，则素坯成型速度更快，性能更佳，进而获得超高密度的靶材。

6结束语

氧化物陶瓷靶材是非常重要的溅射靶材，是制备高性能氧化物功能薄膜的关键原材料。素坯成型是靶材制备工序中的重要一环，成型工艺不仅决定了靶材的品质、尺寸，而且决定了生产的效率、成本，甚至后续的烧结工艺。热等静压和冷等静压成型工艺在陶瓷靶材的发展过程中起到了非常重要的作用，但镀膜技术的发展，对陶瓷靶材提出了新的要求，也推动着靶材成型工艺的发展。以微孔树脂模具为成型工具，在高压下强制排水制备陶瓷素坯具有非常明显的成型优势，目前所采用的成型工艺的不足正是压力注浆成型工艺的特点及优势所在。该工艺不仅符合靶材成型发展的趋势，也能满足生产企业的产业化需求。目前，ITO靶材是综合性能最好、使用量最大、适用面最广的陶瓷靶材，虽然ITO靶材压力注浆成型技术的推广应用刚刚开始，需要解决的问题还很多，但是ITO靶材微孔树脂模具高压注浆成型的成功，不仅解决了ITO靶材本身的成型问题，而且也解决了其他高端陶瓷靶材，甚至其他氧化物纳米粉、高端陶瓷产品的成型问题，具有非常重要的价值和意义。

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电工材料2015

No.3

图5IBAD技术示意图

（5）离子束辅助沉积（IBAD）。该方法是一种特殊的溅射法，其特殊之处在于沉积时引入了用于改变薄膜织构的辅助离子源，如图5所示。主要工艺为溅射源与靶材成一定角度，在溅射源的轰击下，靶材原子在基底上沉积，同时辅助离子源以一定的角度对沉积的靶原子进行轰击，使薄膜形成一定的取向。IBAD技术广泛应用于商用YBCO超导带材缓冲层的制备中，如日本藤仓公司、昭和公司及中部电力均利用IBAD技术制备GZO缓冲层，美国Superpower公司与韩国瑞蓝公司采用IBAD法制备MgO缓冲层。IBAD技术是目前制备YBCO超导带材缓冲层的主流方法之一。

4结束语

任何待镀材料，只要能做成靶材，均可采用溅射法制备。此外，溅射法所得薄膜具有与基底结合力强、致密以及重现性好等优点，是制备薄膜的常规方法之一，不仅应用于超导带材的制备，还被广泛应用于半导体、太阳能和汽车等领域。但与涂布等制膜技术相比，溅射法制备的薄膜通常面积较小，设备也较为精密，在大规模快速生产方面仍有一定的局限性。在超导技术领域，由于薄膜的质量对超导特性有重要影响，所以溅射法是制备超导带材缓冲层的主流方法（有时也会与脉冲激光沉积法和蒸发法配合使用），目前商用YBCO超导带材中，所有厂家都用溅射法制备银层（旁路）。在薄膜制备方面，溅射法具有不可替代的优势。随着纳米结构组装器件及涂层导体的发展，溅射法将发挥更大的作用。

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陶瓷注浆成型技术

- 1 - 空石膏模注浆放浆坯体图1 空心注浆陶瓷注浆成型技术一、概述注浆成型是利用石膏模的吸水性，将具有流动性的泥浆注入石膏模，使泥浆分散地粘附在模型上，形成和模型相同形状的坯泥层，并随时间的延长而逐渐增厚，当达到一定厚度时，经干燥收缩而与模壁脱离，然后脱模取出，坯体制成。注浆成型是一种适应性大，生产效率高的成型方法。凡是大型、形状复杂、不规则或薄胎等制品，均可采用注浆成型法来生产，因此注浆成型在日常陶瓷、工业美术瓷、卫生洁具瓷及现代陶瓷等领域得到广泛应用。(一)注浆成型的方法l、基本注浆方法(1)空心注浆(单面注浆) 该方法用的石膏模没有型芯。操作时泥浆注满模型经过一定时间后，模型壁粘附着具有一定厚度的坯体。然后将多余泥浆倒出，坯体形状在模型固定下来，见图 1 所示。这种方法适用于浇注小型薄壁的产品，如陶瓷坩埚、花瓶、管件、杯、壶等。空心注浆所用泥浆密度较小，一般在1.65-1.8g/cm 3 ，否则倒浆后坯体表面有泥缕和不光滑现象。其它参数如下: 流动性一般为10-15 秒稠化度不宜过大(1.1-1.4) 细度一般比双面注浆的要细，万孔筛筛余0.5%--1%。(2)实心注浆(双面注浆) 实心注浆是将泥浆注入两石膏模面之间(模型与模芯)的空穴中，泥浆被模型与模芯的工作面两面吸收，由于泥浆中的水分不断减少，因此注浆时必须陆续补充泥浆，直到穴中的泥浆全部变成坯时为止。显然，坯体厚度与形状由模型与模芯之间的空穴形状和尺寸来决定，因此没有多余的泥浆倒出。其操作过程如下图所示: - 2 - 该方法可以制造两面有花纹及尺寸大而外形比较复杂的制品:如盅、鱼

盘、瓷板等。实心注浆常用较浓的泥浆，一般密度在1.8g/cm 3 以上，以缩短吸浆时间。稠化度(1.5 -2.2)，细度可粗些，万孔筛筛余1%--2%。2、强化注浆法为缩短注浆时间，提高注件质量，在两种基本注浆方法的基础上，形成了一些新的注浆方法，这些方法统称为强化注浆。强化注浆主要有以下几种: (1)压力注浆采用加大泥浆压力的方法来加速水分扩散，从而加速吸浆速度。压力注浆最简单的就是提高盛浆桶的位置，利用泥浆本身的重力从模型底部进浆，也可利用压缩空气将泥浆注入模型。根据泥浆压力大小，压力注浆可分为微压注浆、中压注浆、高压注浆。微压注浆的注浆压力一般在0.05MPa 以下;中压注浆的压力在0.15-0.20MPa;大于0.20MPa 的可称为高压注浆，此时就必须采用高强度的树脂模具。(2)真空注浆用专门设备在石膏的外面抽真空，或把加固后的石膏模放在真空室中负压操作，这样却可加速坯体形成，提高坯体致密度和强度。(3)离心注浆离心注浆是使模型在旋转情况下注浆，泥浆受离心力的作用紧靠模型形成致密的坯体，泥浆中的气泡由于比较轻，在模型旋转时，多集中在中间，最后破裂排出，因此也可提高吸浆速度与制品的品质。但这种方法所用泥浆中的固体颗粒尺寸不能相差过大，否则粗颗粒会集中在坯体表面，细颗粒容易集中在模型部，造成坯体组织不均匀，干燥收缩易变形。(4)热浆注浆热浆注浆是在模型两端设置电极，当泥浆注满后，接上交流电，利用泥浆中的电解- 3 - 质的导电性加热泥浆，把泥浆升温至50℃左右，可降低泥浆粘度，加快吸浆速度。(二)注浆成型对石膏模及泥浆的性能要求注浆成型的关键

常用压力传感器原理分析

常用压力传感器原理分析 振膜式谐振压力传感器 振膜式压力传感器结构如图(a)所示。振膜为一个平膜片，且与环形壳体做成整体结构，它和基座构成密封的压力测量室，被测压力 p经过导压管进入压力测量室内。参考压力室可以通大气用于测量表压，也可以抽成真空测量绝压。装于基座顶部的电磁线圈作为激振源给膜片提供激振力，当激振 频率与膜片固有频率一致时，膜片产生谐振。没有压力时，膜片是平的，其谐振频率为 f0；当有压力作用时，膜片受力变形，其张紧力增加，则相应的谐振频率也随之增加，频率随压力变化且为单值函数关系。 在膜片上粘贴有应变片，它可以输出一个与谐振频率相同的信号。此信号经放大器放大后，再反馈给激振线圈以维持膜片的连续振动，构成一个闭环正反馈自激振荡系统。如图(b)所示 压电式压力传感器 某些电介质沿着某一个方向受力而发生机械变形(压缩或伸长)时，其内部将发生极化现象，而在其某些表面上会产生电荷。当外力去掉后，它又会重新回到不带电 的状态，此现象称为“压电效应”。常用的压电材料有天然的压电晶体(如石英晶体)和压电陶瓷(如钛酸钡)两大类，它们的压电机理并不相同，压电陶瓷是人造 多晶体，压电常数比石英晶体高，但机械性能和稳定性不如石英晶体好。它们都具有较好特性，均是较理想的压电材料。 压电式压力传感器是利用压电材料的压电效应将被测压力转换为电信号的。由压电材料制成的压电元件受到压力作用时产生的电荷量与作用力之间呈线性关系： Q=kSp 式中 Q为电荷量；k为压电常数；S为作用面积；p为压力。通过测量电荷量可知被测压力大小。 图1为一种压电式压力传感器的结构示意图。压电元件夹于两个弹性膜片之间，压电元件的一个侧面与膜片接触并接地，另一侧面通过引线将电荷量引出。被测压力 均匀作用在膜片上，使压电元件受力而产生电荷。电荷量一般用电荷放大器或电压放大器放大，转换为电压或电流输出，输出信号与被测压力值相对应。 除在校准用的标准压力传感器或高精度压力传感器中采用石英晶体做压电元件外，一般压电式压力传感器的压电元件材料多为压电陶瓷，也有用高分子材料(如聚偏二氟乙稀)或复合材料的合成膜的。

陶瓷注浆成型工艺要点及缺陷分析

注浆成型是一种适应性广、生产效率高的成型方法，凡是形状复杂或不规则、不能用其他方法成型以及薄胎制品都可用注浆成型来生产但是由于温、湿度对坯体成型影响较大，直接关系到半成品的质量和成品率的高低，所以生产时必须对环境温度、湿度进行严格的控制以及季节的变化采取相应的措施。 1、对石膏模型的要求 （1）设计合理，易于脱模，各部位及吸水均匀，能保证坯体收缩一致。 （2）孔隙率和吸水率适度，比可塑成型模型略大。 （3）模型的湿度要严格控制，一般应保持5%左右的吸水率，过干会引起坯体开裂；过湿会延长注浆时 间，甚至难于成型。 2、对泥浆性能的要求 为了提高注浆生产效率，并获得高质量的坯件，要求泥浆具有良好的性能。 （1）流动性好，要求泥浆在含水率较低的情况下粘度小，倾注时泥浆流出一根连绵不断的细线，使之容 易流动到模型的各部位。 （2）稳定性好，要求泥浆中的瘠性原料不沉淀，即悬浮性好，使成型后的坯体各部位组织均匀。 （3）触变性适宜，即粘度不宜过大。 （4）渗透性好，即过滤性好，要求泥浆中的水分能顺利通过粘附在模壁上的泥层而被石膏吸收。 （5）不含气泡，以利于增加坯体的强度。一、注浆成型生产对环境温度、湿度的要求 3、对环境温度、湿度的要求 注浆成型的卫生瓷操作的温度一般控制在25度—37度为好，夜间的温度可以提高一些，但也不能超过50度，因为超过50度，一方面坯体的外表面干燥速度过快，而坯体内表面的干燥速度则相对较慢，造成坯体在干燥过程中内外收缩不均，导致坯体在干燥过程中开裂；另一方面温度超过50度容易使石膏模过干、过热，而且石膏模形状复杂，各部分干湿度不均，在成型过程中很容易造成吃浆过快以及成型后坯体气孔率增大等缺陷。成型操作的湿度一般控制在50-70%，过高则坯体的干燥速度太慢，影响下道工序的正常进行，过低坯体干燥速度加快，收缩速度也在加快，容易产生开裂，特别是成型复杂的产品在应力集中的部位，开裂更加严重。 4、．注浆成型的坯体对季节的要求 注浆成型的坯体质量对季节的变化比较敏感，特别是春秋季节对坯体成型影响最大。因为春秋季节风比较大，空气又比较干燥，在这样的条件下，如果不采取合理的措施，坯体在成型阶段就造成大面积的风裂，严重影响坯体的收成率。主要原因是风不可能均匀地吹到坯体的各个部位，造成坯体各个部位干燥不均匀， 局部收缩过快而产生开裂。 因此，春秋季节坯体成型要注意的问题是：

PressureSensor压力传感器

Pressure Sensor 压力传感器一．外型图片

二．工作原理 抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥(闭桥)，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。通过激光标定，传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性，传感器自带温度补偿0～70℃，并可以和绝大多数介质直接接触。 陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40～135℃，而且具有测量的高精度、高稳定性。电气绝缘程度>2kV，输出信号强，长期稳定性好。高特性，低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向，在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势，在中国也越来越多的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。 三．选型主参数 a)首先要问客户其具体的工作环境，如钢厂，机械加工厂，造船厂等，根据不同的应 用环境来选与之相对应的产品 b)压力量程：这是最基本也最重要的参数，因为毕竟是测量压力范围的。一般会取一 个上限值，如：40bar ,100bar ,600bar等等 c)输出信号：因为我们是压力传感器，应用之目的就是为了完好对所控制量的监视和 控制，所以Sensor 一般会具有开光量(Switch Output)和模拟量输出(Analog Output),模拟又分国际标准的信号：电压输出(Voltage Output 0-10V) 电流输出 （Current Output:4-20MA） d)机械连接规格：因为传感器要与对方的容器相连接，所以连接罗纹规格也是个比 较重要的数据，如果规格不符，则无法安装上去。一般规格：G1/4,G1/2,NPT1/4 M18X1.5 等等。 e)电气接头形式：依据不同的信号个数来选择之。 四．应用场合 造船行业，机械加工，移动起重机，钢铁行业，港口机械 液压实验室等等。

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陶瓷注浆成型工艺要点及缺陷分析 一、陶瓷注浆成型工艺要点 注浆成型是一种适应性广、生产效率高的成型方法，凡是形状复杂或不规则、不能用其他方法成型以及薄胎制品都可用注浆成型来生产但是由于温、湿度对坯体成型影响较大，直接关系到半成品的质量和成品率的高低，所以生产时必须对环境温度、湿度进行严格的控制以及季节的变化采取相应的措施。 1、对石膏模型的要求 （1）设计合理，易于脱模，各部位及吸水均匀，能保证坯体收缩一致。 （2）孔隙率和吸水率适度，比可塑成型模型略大。 （3）模型的湿度要严格控制，一般应保持5%左右的吸水率，过干会引起坯体开裂；过湿会延长注浆时间，甚至难于成型。 2、对泥浆性能的要求 为了提高注浆生产效率，并获得高质量的坯件，要求泥浆具有良好的性能。 （1）流动性好，要求泥浆在含水率较低的情况下粘度小，倾注时泥浆流出一根连绵不断的细线，使之容易流动到模型的各部位。 （2）稳定性好，要求泥浆中的瘠性原料不沉淀，即悬浮性好，使成型后的坯体各部位组织均匀。

（3）触变性适宜，即粘度不宜过大。 （4）渗透性好，即过滤性好，要求泥浆中的水分能顺利通过粘附在模壁上的泥层而被石膏吸收。 （5）不含气泡，以利于增加坯体的强度。一、注浆成型生产对环境温度、湿度的要求 3、对环境温度、湿度的要求 注浆成型的卫生瓷操作的温度一般控制在25度—37度为好，夜间的温度可以提高一些，但也不能超过50度，因为超过50度，一方面坯体的外表面干燥速度过快，而坯体内表面的干燥速度则相对较慢，造成坯体在干燥过程中内外收缩不均，导致坯体在干燥过程中开裂；另一方面温度超过50度容易使石膏模过干、过热，而且石膏模形状复杂，各部分干湿度不均，在成型过程中很容易造成吃浆过快以及成型后坯体气孔率增大等缺陷。成型操作的湿度一般控制在50-70%，过高则坯体的干燥速度太慢，影响下道工序的正常进行，过低坯体干燥速度加快，收缩速度也在加快，容易产生开裂，特别是成型复杂的产品在应力集中的部位，开裂更加严重。 4．注浆成型的坯体对季节的要求 注浆成型的坯体质量对季节的变化比较敏感，特别是春秋季节对坯体成型影响最大。因为春秋季节风比较大，空气又比较干燥，在这样的条件下，如果不采取合理的措施，坯体在成型阶段就造成大面积的风裂，严重影响坯体的收成率。

陶瓷压力传感器

陶瓷压力传感器 陶瓷具有高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和震动的功能。陶瓷的热稳定性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达－40℃～135℃，而且具有测量的高精度、高稳定性。电器绝缘程度大于2KV，输出信号强，长期稳定性好。高特性、低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向，在欧美国家有全面替代其他类型传感器的趋势，在中国越来越多的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。 抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面、室膜片的表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性，与激励电压成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0、3.0、3.3MV等，可以和应变式传感器相兼容。通过激光标定，传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性，传感器自带温度补偿0℃～70℃，并可以和绝大多数介质直接接触。 陶瓷厚膜结构与力敏Z－元件的优势互补。厚膜压力传感器是继扩散硅压力传感器之后压力传感器的又一次重大的技术创新，而力敏Z－元件是目前国内外唯一具有数字信号输出的敏感元件，因此陶瓷厚膜工艺与力敏Z－元件的最简单电路的巧妙结合，可以出现一种性能优异、成本低廉的新型压力传感器。具体来说，陶瓷厚膜工艺有下述优点。陶瓷弹性体性能优良，平整、均匀、质密的材料在程度范围内都严格遵循虎克定律，无塑性变形。厚膜电阻（包括高温导线）能与陶瓷弹性膜片牢固地烧结在一起，不需用胶进行粘贴。这种刚性结构蠕变小，漂移小，静态性能稳定，动态性能好。厚膜弹性体结构简单，易于制备。它与扩散硅压力传感器相比，不需半导体平面工艺来形成扩散电阻弹性膜片，大幅度减小了生产线的前期投入和工艺加工成本。陶瓷厚膜结构耐液体或气体介质的腐蚀，不需通过不锈钢膜片和硅油的转换与隔离，封装结构简化，进一步降低成本。工作量程宽。量程决定于膜片的有效半径与厚度之比，只要微压力不小于1KPA，原则上较高的量程也易于实现。工作温度范围宽，可达－40℃～120℃。 陶瓷厚膜力数字压力传感器的结构设计。陶瓷厚膜力数字压力传感器主要由瓷环、陶瓷膜片和陶瓷盖板三部分组成。陶瓷膜片作为感力弹性体，采用95％的AL2O3瓷精加工而成，要求平整、均匀、质密，其厚度与有效半径视设计量程而定。瓷环采用热压铸工艺高温烧制成型。陶瓷膜片与瓷环之间采用高温玻璃浆料，通过厚膜印刷、热烧成技术烧制在一起，形成周边固支的感力杯状弹性体，即在陶瓷的周边固支部分应形成无蠕变的刚性结构。在陶瓷膜片上表面，即瓷杯底部，用厚膜工艺技术做成传感器的电路。陶瓷盖板下部的圆形凹槽使盖板与膜片之间形成一定间隙，通过限位可防止膜片过载时因过度弯曲而破裂，形成对传感器的抗过载保护。 性能特点 坚固的陶瓷敏感膜片 零点、满量程激光标定 卓越的抗腐蚀、抗磨损性能 抗冲击、抗震动 高精度、高稳定性 宽的工作温度范围 体积小巧，易封装 最具竞争力的价格

特种陶瓷制备工艺..

特种陶瓷材料的制备工艺 10材料1班 王俊红，学号：1000501134 摘 要：介绍粉末陶瓷原料的制备技术、特种陶瓷成形工艺、烧结方法。 目前，特种陶瓷中的粉末冶金陶瓷工艺已取得了很大进展，但仍有一些急需解决的问题。 当前阻碍陶瓷材料进一步发展的关键之一是成形技术尚未完全突破。 压力成形不能满足形状复杂性和密度均匀性的要求。 多种胶体原位成形工艺，固体无模成形工艺以及气相成形工艺有望促使陶瓷成形工艺获得关键性突破。 关键词：特种陶瓷；成形；烧结；陶瓷材料 前言：陶瓷分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类， 特种陶瓷是以人工化合物为原料（如氧化物、氮化物、碳化物、硼化物及氟化物等）制成的陶瓷。 它主要用于高温环境、机械、电子、宇航、医学工程等方面，成为近代尖端科学技术的重要组成部分。 特种陶瓷作为一种重要的结构材料，具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀等优点，无论在传统工业领域，还是在新兴的高技术领域都有着广泛的应用。 因此研究特种陶瓷制备技术至关重要。 正文：特种陶瓷的生产步骤大致可以分为三步：第一步是陶瓷粉体的制备、第二步是成形，第三步是烧结。 特种陶瓷制备工艺流程图 一、 陶瓷粉体的制备 粉料的制备工艺(是机械研磨方法，还是化学方法)、粉料的性质(粒度大小、形态、尺寸分布、相结构)和成形工艺对烧结时微观结构的形成和发展有着巨大的影响，即粉末制备 坯料制备 成型 干燥 烧结 后处理 热压或热等静压烧结 成品

陶瓷的最终微观组织结构不仅与烧结工艺有关，而且还受粉料性质的影响。由于陶瓷的材料零件制造工艺一体化的特点，使得显微组织结构的优劣不单单影响材料本身的性能，而且还直接影响着制品的性能。陶瓷材料本身具有硬、脆、难变形等特点。因此，陶瓷材料的制备工艺显得更加重要。由于陶瓷材料是采用粉末烧结的方法制造的，而烧结过程主要是沿粉料表面或晶界的固相扩散物质的迁移过程。因此界面和表面的大小起着至关重要的作用。就是说，粉末的粒径是描述粉末品质的最重要的参数。因为粉末粒径越小，表面积越大，单位质量粉末的表面积(比表面积)越大，烧结时进行固相扩散物质迁移的界面就越多，即越容易致密化。制备现代陶瓷材料所用粉末都是亚微米(＜lμm)级超细粉末，且现在已发展到纳米级超细粉。粉末颗粒形状、尺寸分布及相结构对陶瓷的性能也有着显著使组分之间发生固相反应，得到所需的物相。同时，机械球磨混合无法使组分分的影响。粉末制备方法很多，但大体上可以归结为机械研磨法和化学法两个方面。 传统陶瓷粉料的合成方法是固相反应加机械粉碎(球磨)。其过程一般为：将所需要的组分或它们的先驱物用机械球磨方法（干磨、湿磨）进行粉碎并混合。然后在一定的温度下煅烧。由于达不到微观均匀，而且粉末的细度有限（通常很难小于 l μm 而达到亚微米级），因此人们普遍采用化学法得到各种粉末原料。根据起始组分的形态和反应的不同，化学法可分为以下三种类型： 1.固相法： 化合反应法：化合反应一般具有以下的反应结构式： A(s)+B(s)→C(s)+D(g) 两种或两种以上的固态粉末，经混合后在一定的热力学条件和气氛下反应而成为复合物粉末，有时也伴随一些气体逸出。 钛酸钡粉末的合成就是典型的固相化合反应。等摩尔比的钡盐BaCO3和二氧化钛混合物粉末在一定条件下发生如下反应： BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2↑ 该固相化学反应在空气中加热进行。生成用于PTC制作的钛酸钡盐，放出二氧化碳。但是，该固相化合反应的温度控制必须得当，否则得不到理想的、粉末状钛酸钡。 热分解反应法：

陶瓷注浆成型工技能考核指导书

空石膏模注浆放浆坯体 图1空心注浆 《无机非金属材料设备操作技能训练》指导书 一、概述 注浆成型是利用石膏模的吸水性，将具有流动性的泥浆注入石膏模内，使泥浆分散 地粘附在模型上，形成和模型相同形状的坯泥层，并随时间的延长而逐渐增厚，当达到 一定厚度时，经干燥收缩而与模壁脱离，然后脱模取出，坯体制成。 注浆成型是一种适应性大，生产效率高的成型方法。凡是大型、形状复杂、不规则 或薄胎等制品，均可采用注浆成型法来生产，因此注浆成型在日常陶瓷、工业美术瓷、 卫生洁具瓷及现代陶瓷等领域得到广泛应用。 (一)注浆成型的方法 l 、基本注浆方法 (1)空心注浆(单面注浆) 该方法用的石膏模没有型芯。操作时泥 浆注满模型经过一定时间后，模型内壁粘附 着 具有一定厚度的坯体。然后将多余泥浆倒 出，坯体形状在模型内固定下来，见图1 所示。这种方法适用于浇注小型薄壁的产 品，如陶瓷坩埚、花瓶、管件、杯、壶等。 空心注浆所用泥浆密度较小，一般在— 1.8g/cm 3，否则倒浆后坯体表面有泥缕和不光滑现象。 其它参数如下： 流动性一般为10—15秒 稠化度不宜过大（—） 细度一般比双面注浆的要细，万孔 筛筛余%--1%。 (2)实心注浆(双面注浆) 实心注浆是将泥浆注入两石膏模面之间(模型与模芯)的空穴中，泥浆被模型与模芯 的工作面两面吸收，由于泥浆中的水分不断减少，因此注浆时必须陆续补充泥浆，直到穴中的泥浆全部变成坯时为止。显然，坯体厚度与形状由模型与模芯之间的空穴形状和尺寸来决定，因此没有多余的泥浆倒出。其操作过程如下图所示： 该方法可以制造两面有花纹及尺寸大而外形比较复杂的制品：如盅、鱼盘、瓷板等。

陶瓷注浆模具制作泥浆性能成型方法

陶瓷注浆模具制作、泥浆性能、成型方法 一、石膏模具 1、石膏的特性: 石膏就是模型制作的主要原料,一般为白色粉状晶体,也有灰色与淡红黄色等结晶体,属于单斜晶系,其主要成分就是硫酸钙,按其中结晶水的多少又分为二水石膏与无水石膏,陶瓷工业制模生产应用一般为二水石膏,就就是利用二水石膏经过180摄氏度左右的低温煅烧失去部分结晶水后成为干粉状,又可吸收水而硬化的特点。除天然石膏外,还有人工合成石膏。一般石膏调水搅拌均匀的凝固时间为2-8分钟,发热反应为5-8分钟,冷却后即成结实坚固的物体。 理论上石膏与水搅拌时进行化学反应需要的水量为18、6%;在模型制作过程中,实际加水量比此数值大的多,其目的就是为了获得一定流动性的石膏浆以便浇注,同时能获得表面光滑的模型;多余的水分在干燥后留下很多毛细气孔,使石膏模型具有吸水性。 吸水率就是石膏模型一个重要的参数,它直接影响注浆时的成坯速度。陶瓷用石膏模的吸水率一般在38-48%之间。 石膏粉放置在干燥的地方,使用时不要溅到水,石膏袋子要干净,严防使用过的石膏残渣或其它杂物混入袋中。 2、石膏浆的调制: (1) 准备好盆与石膏粉;

(2) 在盆中先加入适量的水,再慢慢把石膏粉沿盆边撒入水中,一定要按照顺序先加水再加石膏。 (3) 直到石膏粉冒出水面不再自然吸水沉陷,稍等片刻,就用搅拌棒搅拌,要快速有力、用力均匀。成糊状即可。 (4) 石膏在调制时的比例为:水:石膏=1:1、4-1、8左右。 (5) 注意挑除石膏浆里的硬块与杂质。 3、模型翻制操作: 常用的材料与工具有:钢锯条、锯条刀,直尺三角板、毛刷、海绵、脱模剂等。 a、清理工作台,把石膏母模清理干净,在石膏母模上均匀涂抹脱模剂,一定注意各个部位必须均匀涂上,不能遗漏。 b、按顺序合模夹紧,并安放好各种模具内配件。 c、调制石膏浆,缓缓注入围好的空腔内,并不断搅动或震动石膏浆,使气泡排出,直至注满母模。 d、静置一段时间,等石膏发热固化后,可开模,如不容易打开,可以用轻敲、气冲、水冲泡等方法打开。 e、每块模具做完,都要及时用钢锯条刮平修整,模具子口要吻合。 f、做好的模具要烘干后用,烘干时温度不得高于60摄氏度,以免模具粉化报废。 注意:整个制作模具的过程要求胆大心细,必须牢记涂抹脱模剂、开牙口、刮平。要求模具整体光滑,表面平整,内部

JHM2102在压容陶瓷传感器上的应用

JHM2102在压容陶瓷传感器上的应用 北京久好电子科技有限公司刘海军 2019年5月21日 一、压力传感器的种类及特点 压力传感器的种类有溅射薄膜、硅压阻、应变片、蓝宝石、玻璃微熔、陶瓷压阻、陶瓷压容等，国内大批量生产主要是硅压阻、陶瓷压阻、玻璃微熔和陶瓷压容，下面分别介绍下这几种类型传感器的特点： 1.硅压阻： 利用半导体材料的压阻效应和良好的弹性，通过集成电路工艺和MEMS加工工艺研制出了硅压阻传感器，目前硅压阻最小尺寸可以做到0.5*0.5mm以内，这样一片8寸晶圆上就可以切割出近10万支压力传感器。硅压阻传感器作为微型传感器中的一种，具有尺寸小，产量高、成本低、过载能力强、抗干扰能力强、信号输出灵敏度高等优点。由于常规封装一般采用正压结构，一般只可以测量一些纯净的没有腐蚀性的介质，温度漂移较大，满量程温漂达到0.15%F.S/℃。目前硅压阻压力芯体常用的非隔离和隔离两种封装结构，非隔离式一般封装在塑料外壳内，硅片表面点硅凝胶保护，这种结构比较适合车用进气歧管压力、胎压和大气压力的测量，量程和成本优势明显，也有用点特殊胶水封装后应用与机油、水、尾气压力测量的，但使用寿命问题难以解决。隔离封装一般使用金属膜片内部充油方法，这种封装方式可用于机油、冷媒、燃油、尾气等有腐蚀性或污染严重介质，但由于充油工艺复杂生产成本高，相对于其它种类的传感器来说性价比不是很明显。除了以上的两种封装方式，目前国内厂家在开发一种倒封装结构，这种结构由硅片背面直接与介质接触，可以避免硅片表面的电路被腐蚀和污染的风险。倒封装工艺一旦成熟一定可以使硅压阻传感器适合更多的应用。 图1-1 扩散硅压力芯体

陶瓷注浆成型

1 模具的制造过程 2 模具的材质与分类 (1)传统浇注用的石膏模具 其制造过程：将标准的β型半水石膏粉，加水制成石膏浆，经搅拌、真空脱气等处理，注入母模内，石膏硬化后，脱模，再经适当修整，装配，在50—60℃下干燥5～7天即成。 (2)低压快排水浇注用的石膏模具 有带微孔管网和不带微孔管网两种。带微孔管网的石膏模具与前面不同的主要是：在浇注前要先在母模内的相应部位(距浇注工作面2公分处)，放入经过定型的管网，这些管网的接口，能与成形线上的真空和压缩空气管路相连接，以便浇注时排水、脱模和模具脱水。 制造微孔管网的材料有：微孔玻纤软管，管径φ=7.5mm；编织网格用的尼龙丝 φ=9.5um：网用的树脂浸渍液(系由树脂、催化剂、引发剂、滑石粉等配制而成)。将这些编网材料在另一个专门制作的辅助母模内编成管网并固化，脱模取出后，用于制作母模。 所用的石膏有β—石膏或α—石膏。后者比前者抗折强度要高1倍；表面显微硬度要高60％，抗拉强度则要高山约2倍。但标准稠度吸水率则低30％左右。故α—石膏更适宜制作强度高的石膏模型。 (3)适于卫生瓷高压注浆用的微孔树脂模具 这种微孔树脂模具分为带有管网的和不带管网的两种。为能满足卫生瓷高压注浆要求，共抗压强度—般不小于20兆帕，在10兆帕压力作用下应无明显变形，透水率在0.10～0.13 m3／m2s。这种模具的主要材料是树脂，其制造关键是高强度树脂材料的配方及其制备方法。 用于高压注浆的模具制造过程比较复杂，各公司公布的资料又很少，需要时可参阅“建筑卫生陶瓷工程师手册”第8章的有关内容。 (4)化学石膏模具 与前述低压快排水模具制造过程基本相同。共不同点主要是在模具材料中加入了能提高具强度的化学试剂。 制作要点：化学石膏浆注入模具后，在凝固过程中，从微孔管网入口吹入压缩空气，使工作模内形成气孔，石膏凝固后从母模里脱出工作模。修补表面的小缺陷，在非工作面涂刷防水层(20％虫漆乙醇溶液)。 适用范围：化学石膏模具使用的压力范围是0.4—0.6兆帕，可用于中压注浆。 3 注浆前的模型处理 对注浆用模具的基本要求是：(1)有良好的吸水性以保证有足够的吃浆速度，缩短注浆周期；(2)有足够的机械强度，包括抗折、抗拉、抗压强度，以保证制品不变形：(3)表面光滑、无油污和泥缕，易于脱模，坯体质量好，可减少修坯的工作量。(4)尺寸、形状符合要求；(5)使用寿命长。 模型的处理过程： (1)烘干 烘干的目的是排出模型中过多的水分，以利于注浆成形。注浆用的石膏模型，其水分含量最大不应超过19％，最小不低于4％。 正常浇注中的石膏模型，一般在每天成形使用后，及时清理干净口缝上的跑边泥后，就放在车间内自然烘干。保持车间内温度在28～35℃，相对湿度在50％～70％。

陶瓷压力传感器的抗腐蚀功能

压力传感器 抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥（闭桥），由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个与压力成正比的高度线性、与激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。通过激光标定，传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性，传感器自带温度补偿0 ～70℃，并可以和绝大多数介质直接接触。 陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40 ～135 ℃，而且具有测量的高精度、高稳定性。电气绝缘程度》2kV，输出信号强，长期稳定性好。 高特性，低价格的陶瓷传感器将是DX100P齐平膜压力传感器的发展方向，在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势，在中国也越来越多的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。PT500-501/502 /503/504压力传感器/变送器采用全不锈钢封焊结构，具有良好的防潮能力及优异的介质兼容性。广泛用于工业设备、水利、化工、医疗、电力、空调、金刚石压机、冶金、车辆制动、楼宇供水等压力测量与控制。

厚膜压力传感器是继扩散硅压力传感器之后压力传感器的又一次重大的技术创新，而力敏Z-元件是目前国内外唯一具有数字信号输出的敏感元件，因此陶瓷厚膜工艺与力敏Z-元件的最简单电路的巧妙结合，可以出现一种性能优异、成本低廉的新型传感器。 具体来说，陶瓷厚膜工艺有下述优点：厚膜电阻（包括高温导线）能与陶瓷弹性膜片牢固地烧结在一起，不需用胶进行粘贴。这种刚性结构蠕变小，漂移小，静态性能稳定，动态性能好。陶瓷弹性体性能优良，平整、均匀、质密的材料在程度范围内都严格遵循虎克定律，无塑性变形。厚膜弹性体结构简单，易于制备。它与扩散硅压力传感器相比，不需半导体平面工艺来形成扩散电阻弹性膜片，大幅度减小了生产线的前期投入和工艺加工成本。 陶瓷厚膜压力传感器结构耐液体或气体介质的腐蚀，不需通过不锈钢膜片和硅油的转换与隔离，封装结构简化，进一步降低成本。工作温度范围宽，可达-40℃~120℃。工作量程宽。量程决定于膜片的有效半径与厚度之比，只要微压力不小于1Kpa，原则上较高的量程也易于实现。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、施克等各类传感器的选型，报价，采购，参数，图片，批发信息，请关注艾驰商城https://www.wendangku.net/doc/3e13802839.html,/

陶瓷注浆成型工艺方法

1．目的：保证精陶大件产品注浆成型顺利进行，提高成型半成品合格率。 2. 适用范围：适用于精陶产品如辊棒、方梁、立柱等产品的注浆成型作业。 3．作业要点 注浆作业前的准备 模型清理 注浆工在进行作业前，要仔细检查清理模型。对于新上的模型，首先检查核对型号，检查模型是否完好，工作面有无缺陷。核对检查合格的模型先用细砂纸(240#)将模型工作面轻轻打磨一遍，清除模型表面的脱模剂及其它杂物，并用约20%的稀浆水将模型工作面擦拭一遍。正常使用的模型，注浆作业前要将模型表面的余浆及石膏屑清理干净。模型跑浆时，对沾在模型内外及子母扣处的泥渣都要清理干净。对脱模时发现有不能脱模的情况，再次注浆前用石墨将模型对应坯体不脱模的地方薄薄抹一层，便于脱模。 模型及进浆管与添浆管的安装 清理过的模型放于支架上时，首先要保证支架每个支撑点在一条直线上，模型放置要稳定，不得有悬空的情况，以免引起模型断裂或变形。合模时要将模型子母扣对整齐，并用紧固件压紧。注意紧固件要分布均匀并锁紧，防止注浆时跑浆。进浆管与添浆管依次插紧，添浆管处用来盛浆的容器要高于模型悬挂，且管子要拉直，便于进浆、回浆及排气。 泥浆的准备 泥浆要使用配浆人员已化好的泥浆。泥浆使用前，要确保充分搅拌均匀，搅拌时间不得少于 30分钟，未充分搅拌的泥浆不得使用。在抽进注浆罐前要进行过筛，筛目要求为 100 目。过筛时要缓慢往筛内添浆，不得漫筛，防止料渣进入已过筛的浆料中。浆料的比重规定为，对不符合规定的泥浆不得使用。配浆要保证泥浆具有5天的陈腐期。 注浆操作 注浆作业时，要保证3人以上同时操作，一人控制进浆阀门，一人操作进浆管，一人在添浆管处观察。注浆前往注浆罐内充氮气，罐内压力达到— MPa时停止，并关闭阀门。注浆时要注意控制上浆速度，缓慢均匀进浆，不得猛开阀门。出现跑浆漏浆的情况要立即处理。 根据确定的不同产品的注浆时间，在吸浆过程中要经常观察添浆管中的浆面的位置，及时添加泥浆，防止缺浆造成坯体厚度不够及局部厚薄不均。添浆时要注意不得踩在模型上，避免造成模型振动，引起坯体坍塌。 在吸浆到注浆时间的60%左右时，翻转模型。翻转模型必须由3人以上人员同时操作，翻转模型时要保证轻、慢、稳，禁止动作过猛，引起模型振动，导致坯体振动坍塌。

陶瓷压力传感器的结构及特性

1陶瓷压力传感器通过激光标定，传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性，传感器自带温度补偿0～70℃，并可以和绝大多数介质直接接触。 陶瓷压力传感器的基本结构 陶瓷压力传感器主要由瓷环、陶瓷膜片和陶瓷盖板三部分组成。陶瓷膜片作为感力弹性体，采用95%的AL2O3瓷精加工而成，要求平整、均匀、质密，其厚度与有效半径视设计量程而定。 瓷环采用热压铸工艺高温烧制成型。陶瓷膜片与瓷环之间采用高温玻璃浆料，通过厚膜印刷、热烧成技术烧制在一起，形成周边固支的感力杯状弹性体，即在陶瓷的周边固支部分应形成无蠕变的刚性结构。 在陶瓷膜片上表面，即瓷杯底部，用厚膜工艺技术做成传感器的电路。陶瓷盖板下部的圆形凹槽使盖板与膜片之间形成一定间隙，通过限位可防止膜片过载时因过度弯曲而破裂，形成对传感器的抗过载保护。 陶瓷压力传感器的产品特性 陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性及它的厚膜电阻可以使它的工作温度范围高达-40～135℃，而且具有测量的高精度、高稳定性。 电气绝缘程度》2kV，输出信号强，长期稳定性好。高特性，低价格的陶瓷传感器将是压力传感器的发展方向，在欧美国家有全面替代其它类型传感器的趋势，在中国也越来越多的用户使用陶瓷传感器替代扩散硅压力传感器。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解相关传感器产品的选型，报价，采购，参数，图片，批发等信息，请关注艾驰商城https://www.wendangku.net/doc/3e13802839.html,。

陶瓷成型基础模拟题

《陶瓷成型基础》模拟题 一.填空题 1.将陶瓷坯料制成具有一定形状和规格的坯体的工作过程。陶瓷器成型方法有：可塑成型、注浆成型和干压成型等成型方法。 2.石膏模型的弱点是使用寿命短，耐热性差，塑料模型未能大量使用是因为模型使用温度也比较低，素陶模型目前还无法用于生产是由于尺寸的一致性差，甚至发生变形，而整体又较重。 3.旋压成型分阴模成型和阳模成型两种。阴模成型的石膏模内凹，模内放坯料，模型内壁决定坯体外形，型刀决定坯体内部形状。多用于杯、碗等器形较大、内孔较深、口径小的产品的成型。 4.滚压成型机种类很多，按结构可分为固定式、转盘式、往复式、椭圆链式滚压成型机和万能滚压成型机；按传动机构分机械式和液压式。 5.注浆前的扣模、擦模操作要注意模型对口面必须清扫干净注意保护好模型的棱角防止磨损。 6.强化注浆方法有压力注浆、真空注浆、离心注浆和成组注浆、热浆注浆。 7.注浆成型的基本注浆方法分为单面注浆、双面注浆。 8.根据坯料的性能和含水量不同，成形方法可以分为三大类：可塑法成形、注浆法成形、压制成形。 9.日用陶瓷可塑成型方法主要有：旋压成型、滚压成型、拉坯成型、塑压成型等。 10.可塑性的定义含适量水分的泥团，在一定外力作用下产生形变而不开裂，除去外力后仍保持其形变的性能。 11.注浆方法主要有基本注浆方法、强化注浆方法、其它注浆成形方法。 12.烧成制度包括温度制度、气氛制度和压力制度。压力制度是保证温度制度及气氛制度实现的条件。 13.模型的材料石膏模型、多孔树脂模型、无机填料模型。 14.粘接将分别成形好的陶瓷部件粘成完整坯件的操作。有湿接和干接操作方式。 15.必须使釉处于压应力状态才能提高它的机械强度，可以使釉的膨胀系数略小于坯体来实现。 16.普通注浆成型方法空心注浆法即单面注浆；实心注浆即双面注浆。 二.名词解释 石膏模 用石膏为原料加工制成，供成形坯体使用的工作模具。 烧成 将坯体焙烧成陶瓷制品的工艺过程。 雕镶 手工雕削、镶嵌、粘接坯料而制成坯体的方法。 印坯 将坯料放在模型中用手工挤压，使其延展而按模型内表面轮廓成型的方法。 拉坯 将坯料段放在转动的辘轳车上，用手工拉制出坯体的方法（图1 ）。拉坯是一种古老的制坯方法。中国在大汶口文化晚期出现拉坯工艺，至龙山文化时期已渐盛行。此工艺纯系手工操作，不用模型，劳动强度大，要求操作工有熟练的技术。适用于生产批量较小、器形简单的陶瓷器。目前拉坯成型虽不作为主要手段，但在特殊情况时仍在使用。 实心注浆

陶瓷传感器的特点分析

抗过载和抗冲击能力强，过压可达量程的数40倍。 ◇采用了进口陶瓷电容传感器，信号输出大，综合精度高且稳定性好。 ◇由于取消了测量元件的中介液，固温度漂移小。 ◇压力范围大，从微压0.5kPa到高压100MPa，有正负复合压可选。 ◇纯净的陶瓷基体不会产生工艺污染，适用于食品、医药行业。 ◇抗干扰能力强，防水、防尘、防震、防爆、防腐。 ◇本安防爆，防爆等级ExiaIICT5 UCS2压力传感器是E+H公司采用陶瓷材料经特殊工艺精制而成的干式陶瓷电容压力传感器，陶瓷是一种公认的高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的材料。陶瓷的热稳定特性可以使它的工作温度范围高达-40～125℃，而且具有测量的高精度、高稳定性。其最大特点是：量程可以小到500Pa，抗过载能力可达量程的200倍，彻底解决了其它类型传感器没有小量程及在小量程时过载能力差的缺点，它除具有一般传感器的量程外，其最具特色的是它的正负表压功能，如：±1kPa，±10kPa等。 UCS2干式陶瓷电容厚膜压力传感器的高输出，广量程，特别适合制造高性能的工业控制用压力变送器。大圆形膜片表面平整、易安装，是欧美E+H、ABB、Honeywell Emerson VEGA等公司压力变送器生产首选传感器。 坚固的陶瓷电容敏感膜片 自带厚膜电路输出0.5-4.5V 卓越的抗腐蚀、抗磨损性能 平整的大圆形膜片,易安装 高精度、高稳定性

宽的工作温度范围 响应迅速,无迟滞 量程迁移比达10:1 可进行无源标定 三、工作原理 抗腐蚀的干式陶瓷电容压力传感器没有液体的传递，过程压力直接作用在陶瓷 膜片的前表面，衬底的电极与膜片电极的电容量变化比例与压力大小，使膜片 产生0.03mm的位移，电容的变化值经激光微调，传感器专用信号调理电路ASIC放大输出高达4000mV的直流电压，内置的温度传感器不断测量介质的温 度并进行温度补偿。过载时，膜片贴到陶瓷衬底上而不会损坏。当压力恢复到 正常时，其性能不受任何影响。彻底解决了低量程过载能力差的缺点，是扩散 硅传感器的升级换代产品。标准化的高输出具有极强的抗干扰能力，配专用线 路板可进行大的量程迁移（10:1）。传感器具有很高的温度稳定性和时间稳定性，自带温度补偿-20～80℃，并可以和绝大多数介质直接接触。 UCS2陶瓷传感器由于没有液体的传递作用，无任何填充液，不会产生工艺污染，因此在食品、医药等行业有着广泛的应用，加之是干式陶瓷膜片，故不受安装 方向影响，以其作为敏感元件生产的压力变送器被广泛地应用在各种测量压力 的场合。 四、技术参数 供电电压：5VDC

陶瓷材料的成型方法(一)

陶瓷材料的成型方法（一） 陶瓷材料已经成为我们生活中一个智能更要的工具了，在现代陶瓷材料的生产中，常用的成型方法有挤制成型、干压成型、热压铸成型、注浆成型、轧膜成型、等静压成型、热压成型和流延成型等。 1．挤制成型 挤制成型主要用于制造片形、棒形和管形制品，如电阻的基体蜂窝陶瓷载体的陶瓷棒、陶瓷管等陶瓷制品。该成型方法生产效率高，产量大、操作简便，使用的挤压机分卧式和立式两种。配料中新土含量较大时，成型的坯料一般不加黏合剂，配料经过真空练泥、闲料后即可用于挤制成型。坯料中一般含水量为16％一25％。配料中含茹土少或不含教土时，将均匀混合了熟合剂的粉料经真空练泥和闲料后，再用于挤制成型。挤制成型的氧化铝瓷球常用的教合剂有糊精、桐油、甲基纤维素(MC)、羧印基纤维素、泽丙基甲基纤维素(HPMC)和亚硫酸纸浆废液等。 挤制资管时应注意防止坯体变形，管的外径越大，壁越薄，机械强度越差，越容易变形。 2．干压成型 干压成型是最常用的成型方法之一，适用于成型简单的瓷件，如圆片形等，对模具质量的要求较高。该方法少产效率高，

易于自动化，制品烧成收缩率小，不易变形。干压成型方法所用坯料的含水量一般控制在4％一8％左右。干压常用熟合剂主要有聚乙烯醇(PVA)水溶液、石蜡、亚硫酸纸浆废液等。通常配料中黏合剂的加入量为：聚乙烯醇水溶液3％一8％、石蜡8％左右、亚硫酸纸浆废液10％左右。 干压成型是利用模具在泊压机上进行的。干压成型的加压方式有单面加压和双面加压两种。直接受压一端的压力大，坯体密度大；远离加压一端的压力小，密度小。金属填料的双面加压时坯体两端直接受压，两端密度大，中间密度小。造粒料并加润滑剂时，双面加压的尔意图，坯体密度非常均匀。成型压力的大小直接影响资体的密度和收缩率。如某BaTiO3系资料，外加5％聚乙烯醇水溶液造粒，在相同烧成条件下，成型压力为0.5MPa时，收缩系数为1.15—1.16；成型乐力为0.6MPa时，收缩系数为1.13—1.14；成型压力为0.7MPa时，收缩系数为1.11-1.12；成型压力为0.8MPa时，收缩系数为1.03。 原文链接：https://www.wendangku.net/doc/3e13802839.html,/new/View_73.html版权所有，转载请以链接形式注明作 者及原始出处。 本站关键词：防腐施工、陶瓷防腐、化工填料、蜂窝陶瓷、

陶瓷注浆成型工艺方法

产品注浆成型作业指导 1．目的：保证精陶大件产品注浆成型顺利进行，提高成型半成品合格率。 2. 适用范围：适用于精陶产品如辊棒、方梁、立柱等产品的注浆成型作业。 3．作业要点 3.1注浆作业前的准备 3.1.1模型清理 注浆工在进行作业前，要仔细检查清理模型。对于新上的模型，首先检查核对型号，检 查模型是否完好，工作面有无缺陷。核对检查合格的模型先用细砂纸(240#)将模型工作面轻轻打磨一遍，清除模型表面的脱模剂及其它杂物，并用约20%的稀浆水将模型工作面擦拭一遍。正常使用的模型，注浆作业前要将模型表面的余浆及石膏屑清理干净。模型跑浆时，对沾在模型内外及子母扣处的泥渣都要清理干净。对脱模时发现有不能脱模的情况，再次注浆前用石墨将模型对应坯体不脱模的地方薄薄抹一层，便于脱模。 3.1.2模型及进浆管与添浆管的安装 清理过的模型放于支架上时，首先要保证支架每个支撑点在一条直线上，模型放置要稳定，不得有悬空的情况，以免引起模型断裂或变形。合模时要将模型子母扣对整齐，并用紧固件压紧。注意紧固件要分布均匀并锁紧，防止注浆时跑浆。进浆管与添浆管依次插紧，添浆管处用来盛浆的容器要高于模型悬挂，且管子要拉直，便于进浆、回浆及排气。 3.1.3泥浆的准备 泥浆要使用配浆人员已化好的泥浆。泥浆使用前，要确保充分搅拌均匀，搅拌时间不得少于30分钟，未充分搅拌的泥浆不得使用。在抽进注浆罐前要进行过筛，筛目要求为100 目。过筛时要缓慢往筛内添浆，不得漫筛，防止料渣进入已过筛的浆料中。浆料的比重规定为 2.0-2.2，对不符合规定的泥浆不得使用。配浆要保证泥浆具有5天的陈腐期。 3.2注浆操作 3.2.1注浆作业时，要保证3人以上同时操作，一人控制进浆阀门，一人操作进浆管，一人在 添浆管处观察。注浆前往注浆罐内充氮气，罐内压力达到 0.1—0.2 MPa时停止，并关闭阀门。注浆时要注意控制上浆速度，缓慢均匀进浆，不得猛开阀门。出现跑浆漏浆的情况要立即处理。 3.2.2根据确定的不同产品的注浆时间，在吸浆过程中要经常观察添浆管中的浆面的位置，及 时添加泥浆，防止缺浆造成坯体厚度不够及局部厚薄不均。添浆时要注意不得踩在模型上，避免造成模型振动，引起坯体坍塌。