氧化鋅電阻片的成型工藝研究

夏昌其

摘 要：氧化鋅電阻片的成型工藝直接影響其電性能參數(shù)，決定電阻片質(zhì)量。本文分析了氧化鋅電阻片的成型設(shè)備、工藝及重要工藝參數(shù)，并對干壓成型工藝中的關(guān)鍵工序的控制進行了分析。

關(guān)鍵詞：氧化鋅電阻片；成型工藝；干壓成型

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.15.045

氧化鋅電阻片的性能要求在不斷提高，主要是以配方作為基礎(chǔ)，并依靠制造工藝保證其性能良好。成型工藝作為氧化鋅電阻片的重要一環(huán)，較大程度上影響了電阻片性能參數(shù)，是影響電阻片性能的關(guān)鍵工序。

1 選擇成型工藝設(shè)備

氧化鋅電阻片一般采用單向或雙向加壓成型液壓機進行加壓成型。單向加壓是指模具僅在一邊沖模壓力作用下，向模腔內(nèi)移動。雙向加壓機則是在加壓時，上下兩個加壓電機會同時向沖模進行加壓作用，兩個沖模從模腔兩端分別對粉料進行加壓，這一加壓成型方式不會使坯體密度出現(xiàn)梯形分布的問題，但會使坯體中間的斷面成為切面形式，密度分布則為啞鈴型結(jié)構(gòu)，中間密度最低，兩端則最高。因此，采用這種加壓機時，要合理選擇成型工藝。高梯度氧化鋅電阻片一般采用雙向加壓機進行加壓成型。傳統(tǒng)的成型液壓機配套的壓力機屬于上壓式壓力機，驅(qū)動活塞從上向下進行移動，向造粒料進行加壓，并保壓15s，再用高拉出力讓凸?；爻?，因此，容易使坯體表面受損。新的全自動四柱粉末成型液壓機則是通過干壓成型方式，能夠控制模套中的粉料坯體壓縮量、密度增加量，降低壓縮速度，使都坯體內(nèi)的空氣夾層被排空。因此，這種雙向加壓機成為目前氧化鋅電阻片成型工藝的主要設(shè)備。

2 成型工藝

2.1 干壓成型

氧化鋅電阻片成型工藝以干壓成型工藝為主，之后再燒結(jié)即可。壓制過程中，上下模會對造粒粉體產(chǎn)生擠壓作用，重新排列粉體顆粒，排空粉粒間氣孔，降低粉粒表面能。一些特殊配方的陶瓷，在成型過程中致密性、晶粒生長過程會受到影響，進而對電阻片的電位梯度與非線性系數(shù)產(chǎn)生影響，使其無法隨成型密度的增加而變化。[1]因此，成型工藝是氧化鋅電阻片的重要工序。干壓成型的基本原理就是在液壓機模具中注入水分適宜的造粒料，在液壓傳動力的作用下，使上下沖模能夠慢慢移動，排出氣體，再經(jīng)過保壓后，分散堆積的粉料就會被壓制為符合要求的電阻片坯體。

2.2 成型工藝的關(guān)鍵參數(shù)

壓制成型工藝是根據(jù)坯體相對密度與壓制曲線確定的，其中，相對密度是一個重要性非常高的數(shù)據(jù)，對于電阻片成型后坯體特征的表征有重要價值，壓制曲線則是根據(jù)相對密度所施加的壓力作用形成的，壞體受到的壓力較低的部位，團粒重新排列重新固定時，會略有變形，但壓力達到一定數(shù)值時，顆粒之間的空隙幾乎完全消失，相對密度到達一定程度時，坯體內(nèi)的密度變化會始終存在，其原因就在于模具填充的不均勻及壓制過程中的控制不足。

2.3 成型過程的控制

通過壓機程序的調(diào)節(jié)，能夠控制壞體成型中的壓縮量，因此，要根據(jù)壞體大小合理設(shè)定排氣延時時間、排氣次數(shù)、加壓及減壓延時。當(dāng)壓機程序設(shè)置為兩次排氣三次壓成時，第一次壓力要設(shè)定為最低值，之后兩次壓制時逐漸增加壓力。采用這一程序時，第一次加壓壓縮的對象主要是粉料間隙中的空氣；到第二次壓縮時，就會排出顆粒壓縮變形過程中被擠壓出來的空氣；第三次壓縮則會排出顆粒破碎致密時產(chǎn)生的空氣。[2]三次壓縮過程中，最為關(guān)鍵的就在于控制加壓力量大小，要控制好模套中坯體的壓縮量，從而控制相對密度增加量。尤其在最后一次加壓時，要確?？諝饽軌蝽樌懦?，若控制不好可能會形成空氣夾層，為達到徹底排空空氣的目標(biāo)，最后一次加壓時可以將模套向下浮動3-5mm，促進空氣的順利排出。

為避免形成空氣夾層，關(guān)鍵之處就在于控制好加壓速度，最大程序減慢加壓速度，上模與粉料接觸時，上模下移速度盡量降低到3-5mm/s，并設(shè)定加壓延時為3s，保證卸壓排氣時間充足。為降低中間密度線密度較低情況的出現(xiàn)，可通過增加排氣次數(shù)、保壓時間的方法進行控制，目的在于保證壓力時間充足，使粉料能夠充分位移，平衡生坯中部密度與兩端密度。

在干壓成型過程中，造粒料移動需要隨著成型壞體尺寸的增加而減慢，促進排氣與壓力傳遞。[3]模塞位移速度為3-5mm/s，每次加壓后再卸壓的排氣時間需要保持2-3s。以最終壓力值進行保壓，以保證坯體內(nèi)應(yīng)力傳遞的時間與空間，尤其是因加壓速度過大使坯體密度差增加的情況下，保壓時間的延長能夠降低坯體密度差造成的負(fù)面影響。

3 結(jié)語

氧化鋅電阻片的成型工藝直接影響其電性能參數(shù)，決定電阻片質(zhì)量。目前我國電力系統(tǒng)對于氧化鋅電阻片的要求在不斷提高，采用雙向干壓成型設(shè)備及工藝進行壓制，更能保證氧化鋅電阻片質(zhì)量，避免電阻片因工藝本身造成一些天然缺陷，保證氧化鋅電阻片鍛煉質(zhì)量。

參考文獻：

[1]楊紅平.高梯度氧化鋅電阻片成型與燒成工藝的研究[D].2014.

[2]劉明新，李家峰.氧化鋅壓敏電阻片成型設(shè)備及工藝的研究[C].中國電子學(xué)會敏感技術(shù)分會電壓敏學(xué)術(shù)年會，2013：76-80.

[3]陳光明.淺析成型方式對氧化鋅電阻片制造工藝的重要性[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2016（09）：86-87.

基金項目：貴州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院科研項目，合同編號：20172K02