氧化锌电阻片的成型工艺研究
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摘 要：氧化锌电阻片的成型工艺直接影响其电性能参数，决定电阻片质量。本文分析了氧化锌电阻片的成型设备、工艺及重要工艺参数，并对干压成型工艺中的关键工序的控制进行了分析。
关键词：氧化锌电阻片；成型工艺；干压成型
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.045
氧化锌电阻片的性能要求在不断提高，主要是以配方作为基础，并依靠制造工艺保证其性能良好。成型工艺作为氧化锌电阻片的重要一环，较大程度上影响了电阻片性能参数，是影响电阻片性能的关键工序。
1 选择成型工艺设备
氧化锌电阻片一般采用单向或双向加压成型液压机进行加压成型。单向加压是指模具仅在一边冲模压力作用下，向模腔内移动。双向加壓机则是在加压时，上下两个加压电机会同时向冲模进行加压作用，两个冲模从模腔两端分别对粉料进行加压，这一加压成型方式不会使坯体密度出现梯形分布的问题，但会使坯体中间的断面成为切面形式，密度分布则为哑铃型结构，中间密度最低，两端则最高。因此，采用这种加压机时，要合理选择成型工艺。高梯度氧化锌电阻片一般采用双向加压机进行加压成型。传统的成型液压机配套的压力机属于上压式压力机，驱动活塞从上向下进行移动，向造粒料进行加压，并保压15s，再用高拉出力让凸模回程，因此，容易使坯体表面受损。新的全自动四柱粉末成型液压机则是通过干压成型方式，能够控制模套中的粉料坯体压缩量、密度增加量，降低压缩速度，使都坯体内的空气夹层被排空。因此，这种双向加压机成为目前氧化锌电阻片成型工艺的主要设备。
2 成型工艺
2.1 干压成型
氧化锌电阻片成型工艺以干压成型工艺为主，之后再烧结即可。压制过程中，上下模会对造粒粉体产生挤压作用，重新排列粉体颗粒，排空粉粒间气孔，降低粉粒表面能。一些特殊配方的陶瓷，在成型过程中致密性、晶粒生长过程会受到影响，进而对电阻片的电位梯度与非线性系数产生影响，使其无法随成型密度的增加而变化。[1]因此，成型工艺是氧化锌电阻片的重要工序。干压成型的基本原理就是在液压机模具中注入水分适宜的造粒料，在液压传动力的作用下，使上下冲模能够慢慢移动，排出气体，再经过保压后，分散堆积的粉料就会被压制为符合要求的电阻片坯体。
2.2 成型工艺的关键参数
压制成型工艺是根据坯体相对密度与压制曲线确定的，其中，相对密度是一个重要性非常高的数据，对于电阻片成型后坯体特征的表征有重要价值，压制曲线则是根据相对密度所施加的压力作用形成的，坏体受到的压力较低的部位，团粒重新排列重新固定时，会略有变形，但压力达到一定数值时，颗粒之间的空隙几乎完全消失，相对密度到达一定程度时，坯体内的密度变化会始终存在，其原因就在于模具填充的不均匀及压制过程中的控制不足。
2.3 成型过程的控制
通过压机程序的调节，能够控制坏体成型中的压缩量，因此，要根据坏体大小合理设定排气延时时间、排气次数、加压及减压延时。当压机程序设置为两次排气三次压成时，第一次压力要设定为最低值，之后两次压制时逐渐增加压力。采用这一程序时，第一次加压压缩的对象主要是粉料间隙中的空气；到第二次压缩时，就会排出颗粒压缩变形过程中被挤压出来的空气；第三次压缩则会排出颗粒破碎致密时产生的空气。[2]三次压缩过程中，最为关键的就在于控制加压力量大小，要控制好模套中坯体的压缩量，从而控制相对密度增加量。尤其在最后一次加压时，要确保空气能够顺利排出，若控制不好可能会形成空气夹层，为达到彻底排空空气的目标，最后一次加压时可以将模套向下浮动3-5mm，促进空气的顺利排出。
为避免形成空气夹层，关键之处就在于控制好加压速度，最大程序减慢加压速度，上模与粉料接触时，上模下移速度尽量降低到3-5mm/s，并设定加压延时为3s，保证卸压排气时间充足。为降低中间密度线密度较低情况的出现，可通过增加排气次数、保压时间的方法进行控制，目的在于保证压力时间充足，使粉料能够充分位移，平衡生坯中部密度与两端密度。
在干压成型过程中，造粒料移动需要随着成型坏体尺寸的增加而减慢，促进排气与压力传递。[3]模塞位移速度为3-5mm/s，每次加压后再卸压的排气时间需要保持2-3s。以最终压力值进行保压，以保证坯体内应力传递的时间与空间，尤其是因加压速度过大使坯体密度差增加的情况下，保压时间的延长能够降低坯体密度差造成的负面影响。
3 结语
氧化锌电阻片的成型工艺直接影响其电性能参数，决定电阻片质量。目前我国电力系统对于氧化锌电阻片的要求在不断提高，采用双向干压成型设备及工艺进行压制，更能保证氧化锌电阻片质量，避免电阻片因工艺本身造成一些天然缺陷，保证氧化锌电阻片锻炼质量。
参考文献：
[1]杨红平.高梯度氧化锌电阻片成型与烧成工艺的研究[D].2014.
[2]刘明新，李家峰.氧化锌压敏电阻片成型设备及工艺的研究[C].中国电子学会敏感技术分会电压敏学术年会，2013：76-80.
[3]陈光明.浅析成型方式对氧化锌电阻片制造工艺的重要性[J].科技经济导刊，2016（09）：86-87.
基金项目：贵州工业职业技术学院科研项目，合同编号：20172K02
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