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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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