毕业设计论文Ba2Ti9O20陶瓷流延浆料流变性能和流延成型研究

1、河南科技大学毕业设计（论文）Ba2Ti9O20陶瓷流延浆料流变性能和流延成型研究摘要Ba2Ti9O20是一种中介电微波介质陶瓷。随着微波通讯技术的迅速发展，微波介质陶瓷元器件趋于小型化，集成化。其结构也有传统的块状结构朝向独石结构发展。而流延成型技术在其陶瓷基片制备中发挥着不可取代的重要作用。本文主要对Ba2Ti9O20陶瓷流延浆料溶剂的种类、含量；分散剂种类、含量和球磨工艺进行了深入地研究。同时也对周围环境温度对浆料粘度的影响、流延成型各组分及坯体的热重和烧结后的微观结构进行了简单研究。最终得到了优化的非水基Ba2Ti9O20流延浆料配方并流延成型出致密度较高且无明显裂纹和其它缺陷的陶瓷薄片。实际上，最终沉降比、沉降速率、粘度和流变性能等相关数据表明，最佳流延浆料由异丙醇和甲苯（体积比为75:25）组成的共沸混合溶剂、0.5wt%的分散剂磷酸三酯、54%wt的Ba2Ti9O20陶瓷粉体（100目筛下）、5wt%的粘结剂PVB和5wt%的塑性剂聚乙二醇组成。流延成型的陶瓷厚膜膜坯体干燥后无明显裂纹及其他缺陷，表面光滑，有一定的柔韧性和强度，并且陶瓷厚膜密度均一性好。温度和粘度曲线表明粘

2、结剂PVB在流延浆料的性能受到温度的影响方面有着主导性作用。并且烧结后的陶瓷厚膜的微观结构和预期一致，致密，均匀。关键词：Ba2Ti9O20陶瓷，流变性能，流延成型，陶瓷薄片Study on the Rheological Properties of Ba2Ti9O20 Ceramic Slurryand Tape CastingABSTRATBa2Ti9O20 is a kind of moderate-dielectric microwave dielectric ceramic.As the technology of microwave communication is developing fast, the microwave ceramic component tends to be smaller and integrated. Also its structure is being shifted from the conventionally nubby shape to monolithic shape. While in the producing proces

3、s of such component, the tape-casting-shaping method plays an indispensable role.There are two main kinds of tape casting now, water-based tape casting and organics-based tape casting. And organics-based tape casting is wildly used in practical producing and theory research because its own many advantages. In this research, I mainly have a further study on choosing the best solvent system and its best composition, the best dispersing agent and its best concentration, and the suitable milling met

4、hod for the slurry of Ba2Ti9O20 ceramic. At the same time, I also do some simple studies on the influence of ambient temperature on the properties of slurry, the decomposition of green tape and burnout of organic additives, the surface quality and strength of green tape, and the micro-structure of sintered ceramic membrane.Eventually, a better composition of tape-casting slurry for Ba2Ti9O20 ceramic is obtained. And the produced ceramic membranes in lad are compact, have no visible cracks and ot

5、her defects. Actually, the final height of sedimentation, sedimentation rate, viscosity, rheological behavior and other relative datum show that the best composition of slurry for Ba2Ti9O20 ceramic is, 0.5wt% of dispersing agent, 54wt% of solid ceramic powders, 5wt% of binder, 5wt% of plasticizer and IPA-EtOH combined solvents(75:25). After being dried naturally, the tape cast ceramic membranes have no visible cracks and other defects, but have enough flexibility and strength. The surface is smo

6、oth as well. The density is homogeneous. The curve for temperature and viscosity shows that the binder (PVB) dominates the dependence of viscosity on the ambient temperature. And the micro-structure of sintered ceramic membranes is what was expected before，densified and homogeneous。KEY WORD：Ba2Ti9O20 ceramic，rheological behavior，tape cast，ceramic thin substrate 目 录第一章 绪论51.1 微波介质陶瓷概述51.1.1 微波介质陶瓷简述51.1.2 Ba2Ti9O20微波介质陶瓷介绍51.1.3 微波介质陶瓷的近况及发展51.2 陶瓷的流延成型61.2.1 流延成型定义61.2.2 陶瓷流延成型基本工艺61.2.3 非水基陶瓷流延

7、研究现状71.2.4 非水基陶瓷流延浆料组分分析81.3 课题研究的内容及目的10第二章 实验方案与过程122.1 实验原料和设备122.2 陶瓷粉体的制备132.3 溶剂体系的选择142.3.1 溶剂种类的选择142.3.2 选择最佳溶剂配比152.4 分散剂选择162.4.1 分散剂种类的选择162.4.2 分散剂最佳含量的选择172.5 环境温度对流延浆料粘度的影响182.6流延成型192.7 热重分析202.8 陶瓷厚膜的表面及内部结构研究20第三章 试验结果和分析223.1 溶剂体系选择223.1.1 溶剂种类选择223.1.2 混合溶剂最佳配比选择233.2 分散剂的选择253.2.1 分散剂种类选择253.2.2 分散剂最佳含量选择273.3 温度对流延浆料粘度的影响283.4 陶瓷薄膜的表面质量303.5热重分析32结论34参考文献35致 谢37 16第一章 绪论1.1 微波介质陶瓷概述1.1.1 微波介质陶瓷简述微波介质陶瓷是一种新型电子材料，应用于微波频段(主要是300MHz- 30GHz频段)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷。它是谐振器、滤波器、介质导

8、波回路等微波元器件的关键材料，在现代通信、卫星广播、无线电遥控等领域发挥着重要作用1。微波介质陶瓷制成的谐振器和金属空腔谐振器相比，具有体积小、重量轻、温度稳定性好、价格便宜等特点，已在移动通信、全球卫星定位系统(GPS)、直放站、蓝牙技术、军事雷达以及无线局域网(WLAN)等领域获得了广泛的应用。可以根据相对介电常数的大小与使用频段的不同，将已被开发和正在开发的微波陶瓷分为低介高Q体系，中介中Q体系和高介低Q体系三大类。1.1.2 Ba2Ti9O20微波介质陶瓷介绍Ba2Ti9O20作为一种优秀的微波介质陶瓷，具有较高的介电常数、低介电损耗及很小共振频率温度系数，从而引起了人们的广泛关注。对于Ba2Ti9O20陶瓷材料的制备，目前最常见的方法是，传统的固相法制备Ba2Ti9O20粉体，以廉价的BaCO3和TiO2为原料。经过球磨混合后，在一定的温度下烧结反应，部分或者全部转变为Ba2Ti9O20相后，再成型，烧结。目前对于Ba2Ti9O20陶瓷的研究主要集中在两个方面：多层陶瓷电容器材料研究和谐振器材料研究。但是这两种研究的主要参数是不一样的。把Ba2Ti9O20作为多层陶瓷电容器材

9、料进行研究时，参数为介电常数r、损耗角正切值Tan、介电常数的温度系数ae、绝缘电阻Ruz。而作为谐振器材料来进行研究时，主要参数为介电常数r、谐振频率温度系数f、品质因数Q。Ba2Ti9O20其实属于中介电常数微波介质陶瓷，其介电常数在40左右.使用于较高频率下。因为在高频下它的介电损耗较低。主要运用在移动通讯基站、卫星通信等领域作为谐振器、振荡器和滤波器等。1.1.3 微波介质陶瓷的近况及发展随着微波技术的发展，现代移动通信技术经过数字移动通信系统(global system for mobile communication，简称(GSM)、个人数字蜂窝系统(personal digital cellular，简称PDC)为代表的第二代通讯技术的发展，已经完成向码分多址(code division multiple access，简称CDMA)、第三代移动通信的更新换代。随着近年来移动通信和便携式终端正向着小型化、轻量化、集成化、多功能、高可靠性和低成本的方向发展，要求各种高频式微波电子元件体积更小，质量更轻。微波介质陶瓷作为制造这些器件的关键材料，其性能指标在很大程度上决定了微波通信器件与系统的性能与尺寸极限。现在各种微型化、复合化、高频化、片式化、模块化的新型微波介质元器件应运而生，与新型元器件相关的微波介质陶瓷也取得了迅速发展，并朝着高介、高频、低温烧结等方向发展。目前，众多专家及工程技术界都认为，实现整机或系统集成的最佳方式是采用多芯片组件技术，而多层片式微波频率元件(包括谐振器、滤波器、介质天线及微波频段使用的片式陶瓷电容器等)是实现这一目的的有效途径。也就是把传统的块状结构微波介质陶瓷元器件转变为独石结构。为满足此要求，我们在利用LTCC技术的同时

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