功能陶瓷的生產過程主要包括原料的處理與加工、配料、成型、燒成區電極制備、元件性能檢測等基本單元操作。

一、原料

功能陶瓷工業用的原料有天然原料和化工原料兩類。天然原料含雜質較多，但價格便宜。天然原料分為可塑性原料和非可塑性原料。

可塑性原料主要是指黏土、膨潤土等黏土類礦物，加工后具有一定塑性，有利于成型工藝，在高溫下往往形成一定量礦物組成的熔體，起到降低陶瓷燒成溫度的作用。非可塑性原料又稱脊性物質，在坯體中起骨架作用。天然原料在加工前需經人工揀選和淘洗，盡量去掉有害雜質。

黏土

化工原料大多為金屬和非金屬氧化物、碳酸鹽等，是功能陶瓷生產中最常用的原料。天然原料和化工原料的純度和物理特性對功能陶瓷材料和產品性能的影響非常大，是生產必須注意的重要問題之一。隨著高新科學技術的發展和需要，在功能陶瓷的研發和生產中，采用化工原料尤其是高純度、超細度的化學試劑甚至使用納米級試劑為原料。

二、備料工藝

備料工藝包括原料的稱量、混磨、王燥、加黏合劑、造粒，制成符合成型工藝要求的粉料。原料稱量前，大部分原料需要進行干燥處理、揀選、過篩，有些則需要預合成、煅燒等，以制成符合要求的化學組成或晶體結構的原料。

1.原料的煅燒

天然礦物原料和化工原料中，很多原料是同質多晶體，不同溫度下，結晶狀態或礦物結構不同。例如，工業氧化鋁、二氧化鈦和石英等是具有多種晶型結構的常用原料；滑石具有層片狀或粒狀結構，在高溫下分解為偏硅酸鎂（Mg0? SiO₂，） 和游離的 SiO₂ ，MgO ? SiO₂有幾種結晶狀態，晶型結構相互轉變時伴有體積效應，原料中的這種多晶轉變將導致體積變化，對燒成不利。原料的特殊礦物結構則給生產工藝帶來困難，例如，層片狀滑石配制的坯料，干壓時不易壓緊，擠壓時易形成定向排列和造成層裂，燒成時又由于各個方向的收緒不一致，瓷件容易開裂和變形。解快這類問題，通常采取將原料進行煅燒促進晶體轉化，裝得具有優良電性能晶型的原料，這樣可改變礦物結構，改善工藝性能，滅少制品最終燒結的收縮率，保證產品質量，提高和保證功能陶瓷產品的機電性能。

2.熔塊合成

化工原料主是單成分的化合物，但在許多生產中需要多成分的原料。目前，我國專業生產這些中間原料的工廠較少，一般的工廠自己合成，用于再配料。合成料通常采用 800~1300℃的高溫進行，煅燒后的合成料稱為燒塊、熔塊或團塊。合成過程大多是固相反應。可以采用差熱分析了解合成過程中的物相變化，也可以由收縮膨賬曲線和失重曲線了解合成過程中的物理化學變化和相變過程。合成過程也可在液相和氣相下進行，并可形成超細、高純、高活性的粉體。合成的溫度選擇很重要。溫度太低，反應不充分，主晶相質量不好：溫度太高，燒塊過硬，，不易粉碎，活性降低，使燒成溫度升高和變窄。

3.粉料的制備

為了改善功能陶瓷材料的性能、降低燒成溫度和提高燒成質量，粉料制備應以獲得高純、均勻、超細為目的。制備方法包括機械加工法 （也稱固相法）、液相法和氣相法。日前，主要采用機械加工法。

三、成型方法

在功能陶瓷的生產中，大多數配料不含黏土，而是非可塑性的。為了滿足成型要求，坯料中一般要加黏合劑。粘合劑的種類和加入量，由成型方法、原料性質、制品的形狀、大小等因素決定。黏合劑應滿足以下要求。

1.有足夠的黏性，以保證良好的成型性和坯體的機械強度。

2.經高溫煅燒能全部揮發，坯體中不留或極少留有黏合劑殘余雜質。

3.工藝簡單，沒有腐蝕性，對瓷料性能無不良影響。

功能陶瓷的成型方法包括注塑成型、壓制成型、澆鑄成型等。注塑成型適用于復雜形狀的功能陶瓷，壓制成型適用于簡單形狀的功能陶瓷，澆鑄成型適用于大型功能陶瓷。

粉體圈 整理

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