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我国陶瓷背板工艺中陶瓷成型技术路线简析

发表于:2019-02-26作者: 杨慧明
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  摘要:陶瓷背板的工艺复杂,生产难度大,良品率不高。目前陶瓷背板技术主要在成型环节存在技术路线的差异,市场上主要采用存在注射成型、模压成型、流延成型以及等静压成型四种技术,四种技术路线各有千秋。

  陶瓷成型可以得到高密度、内部均匀的陶瓷坯体,是陶瓷背板制备中的关键环节,直接影响到陶瓷背板的可靠性以及最终的成本,目前市场上主要采用注射成型、模压成型、流延成型以及等静压成型四种技术,四种技术路线各有千秋。

  注射成型

  注射成型技术是一种制备陶瓷背板的新工艺,通过在粉体中添加流动助剂,充模得到所需形状胚体。主要生产形状复杂,精确要求高的陶瓷部件。

  图1 注射成型工艺流程

注射成型工艺流程

  (金智创新行研中心)

  注射成型可以近净尺寸成型,对于背板之类形状复杂且要求特殊的部件,可以在其烧结后的有效减少对CNC加工的依赖,进而降低加工成本;注射成型的自动化程度较高、成形周期较短、得到的坯件强度高,而且生产过程较为容易管理和控制,适合量产;此外由于粘结剂的流动性较好、粉末间隙小,粉末与粘结剂容易混合均匀,烧结时的收缩性较为接近,因此成形坯件的致密度比较均匀,背板的精度高而且表面光泽度高。

  虽然注射成型优势明显,但是其在喂料配方、混炼以及模具开发方面都存在一定的困难,而且成型坯体的质量受到模具设计以及注射熔体充模流动状态地影响较大,因而胚体的尺寸越大,注射成型越不占优势。

  模压成型

  模压成型又叫干压成型,是手机陶瓷背板的主流成型方法之一,也是小米MIX手机陶瓷背板所采用的制作工艺。其是把流动性好、粒配合适的粉料倒入金属磨具中,使用压机施加外力将粉体颗粒压重排变形,从而制成所需的陶瓷胚体。此法多用在生产扁平状的高刚性陶瓷产品,能够达到成本低、材料利用率高、剪切性以及回收性良好的效果。

  图2 模压成型工艺流程

模压成型工艺流程

  (金智创新行研中心)

  干压成型法具有工艺相对简单、操作较为方便、加工周期短但效率高,有利于实行自动化生产的优点。此外成型的坯体密度较大、精确度高、强度高,电性能好。但是该工艺在大型坯体的生产上存在一定难度,主要表现为模具易磨损、加工流程复杂且成本较高;而且由于粉料的颗粒细、质量轻、流动性差,上下加压过程中由于压力分布不均产品易出现开裂、分层的现象。但随着陶瓷背板成型方法的逐渐发展,这一缺点逐渐为等静压成型所克服。此外该法生产的毛坯厚重,对于CNC加工依赖性高,增加了加工成本。

  流延成型

  流延成型工艺是把陶瓷粉料和添加剂在溶剂中混合制成具有黏性的浆料,并用刮刀将其以刮压涂敷在专用基带上。待浆料干燥、固化后,将其从基带上取下,成为生胚的薄膜。最后按照成品的要求对生胚做冲切、层合等处理,制成待烧结的毛坯。流延成型法适用于生产0.2mm-3mm厚度的陶瓷薄片材料,对于陶瓷背板的生产效果良好。

  图3 流延成型工艺示意图

流延成型工艺示意图

  (金智创新行研中心)

  流延成型且具有工艺稳定、设备简单、自动化程度高、生产效率高、产品质量好的优点,因此是目前制造陶瓷薄片材料最重要、最有效的工艺。但也存在制造过程中粘结剂使用量较高,导致产品收缩率约为20%的缺点,此外还难以生产具有3D结构的背板产品。

  等静压成型

  等静压成型工艺是将粉料颗粒放入装有液体的高压容器内,利用液体介质的不可压缩性以及均匀传递力,对颗粒进行施加外力,由于各方向所受压力均匀,因此该法制备的产品均匀一致、密度高且胚体内应力小,对于粘结剂依赖较少。

  目前在干压的基础上进行的等静压成型,可避免干压时易出现的分层现象,因此该法是生产氧化锆粉料的常用方法之一,能压制具有复杂形状的零件,且所用模具成本低。但用该法制造的坯体需要加工,造成一部分原料的浪费,而且由于坯体较硬,加工麻烦、速度缓慢。此外还存在压坯的形状与尺寸不易精确控制,生产率较低,难以自动化生产等缺点。

  图4 等静压成型工艺示意图

等静压成型工艺示意图

  (金智创新行研中心)

  结语

  目前陶瓷背板工艺存在的技术路线不同,优劣不一且均有产品实现应用,但从技术趋势看,注射成型技术有望得到长远发展。技术的发展为陶瓷背板的应用提供了良好的条件,科学技术有效的缩短了新工艺从产生到普及的周期。随着陶瓷产业的逐渐发展,未来陶瓷背板生产工艺的还存在进一步改进的空间,陶瓷背板的良品率将逐渐提高,生产时间将逐渐缩短短,自动化程度将逐步提高,成本也将越来越低。

 

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