低温共烧陶瓷粉体表面修饰及其水基流延工艺研究

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本文综述了国内外LTCC技术、LTCC材料和流延工艺的研究状况。本论文工作主要是通过共沉淀法对BaO-TiO2-B2O3-SiO2体系玻璃陶瓷粉体颗粒进行氧化铝包覆,隔断钡离子的溶出通道,使LTCC玻璃陶瓷粉体可以配制稳定均一,适宜流延的水基浆料;同时适量氧化铝进入体系也可以改善LTCC的烧结致密性。   实验中分别使用了结晶氯化铝和异丙醇铝作为包覆前驱物材料,通过对比两种前驱物的包覆效果,发现使用异丙醇铝前驱体的包覆效果更佳;随着包覆的氧化铝含量增大,包覆效果越好;使用异丙醇铝作前驱体,6%包覆量足以阻断钡离子溶出,包覆粉体在水中经过6小时搅拌钡离子无析出。包覆后等电点由pH=3.5增加到pH=6.5,烧结温度较未包覆粉体提高约110~180℃。   本文还探索了硫酸处理法对玻璃粉体进行表面修饰,通过硫酸处理,使玻璃粉体的表面形成一层不溶于水的BaSO4,从而阻断了钡离子与水的接触途径。研究发现生成的BaSO4层的厚度与硫酸的浓度和处理时间相关,在0.3 mol/L硫酸处理1小时表面修饰后,钡离子的析出减少72~86%,但所得材料的烧结温度会超过900℃。   为了获得高性能LTCC的水基流延生带材料,本文利用硼硅酸盐玻璃和氧化铝陶瓷复合制备了介电常数为5~10的低温共烧陶瓷粉体。结果表明:利用纯丙乳液作为粘结剂,甘油作为增塑剂,可以成功制备固含量高,稳定性好,干燥快的水基流延浆料;该工艺制备的生带材料表面光滑,强度高,且容易在室温下叠层,经过850~900℃烧结,其相对密度最高可以达到96%以上。
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