流延成型法由于具有設(shè)備簡單、可連續(xù)操作、效率高、坯體性能均一等特點,已成為制備大面積、超薄陶瓷基片的重要方法,被廣泛應(yīng)用在電子工業(yè)、能源工業(yè)等領(lǐng)域,如制備Al2O3、AlN 電路基板,BaTiO3 基多層電容器及ZrO2固體燃料電池等。此外，引人熱議的手機陶瓷背板也可以用流延成型工藝制備。

流延成型的主要優(yōu)點是適于成型大型薄板陶瓷或金屬部件。這類部件幾乎不可能或很難通過壓制或擠制成型,而通過流延成型制造各種尺寸和形狀的坯體則是十分容易的,而且可以保證坯體質(zhì)量。據(jù)報道國際上已能成型厚度3μm的產(chǎn)品，另有研究，在普通流延成型機上可成型厚度為12μm~3mm 的薄片。

流延成型用到的原料主要包括陶瓷原料粉體、溶劑、分散劑、粘結(jié)劑、增塑劑，必要時還需要除泡劑和勻化劑等。

1、陶瓷粉體

陶瓷粉體是流延成型漿料的主要部分，陶瓷粉體的性質(zhì)直接影響終產(chǎn)品的性能。流延成型工藝需考慮陶瓷粉體的以下特征。

a、雜質(zhì)含量。陶瓷粉體的化學(xué)組成和特性會影響甚至能控制終燒結(jié)材料的收縮率和顯微結(jié)構(gòu),所以**嚴(yán)格控制陶瓷粉體中的雜質(zhì)含量。

b、顆粒尺寸。陶瓷粉體的顆粒尺寸和形貌對顆粒堆積以及漿料的流變性能會產(chǎn)生重要影響。為了使成型的素坯膜中陶瓷粉體顆粒堆積致密，粉體的尺寸**盡可能小。但另一方面,顆粒尺寸越小比表面積越大,漿料制備時所需的有機添加劑越多，導(dǎo)致素坯膜的排膠困難,干燥和燒結(jié)后收縮率增加,降低終燒結(jié)陶瓷的體密度。陶瓷顆粒尺寸的范圍一般為1~4μm, 比表面積為2~5m2/g，顆粒形貌以球形為佳。

c、顆粒形貌。球形的顆?？梢员ＷC較高的致密度，但有時為了使產(chǎn)品具有特別的物理性能(如介電和壓電常數(shù))，也會選擇各非球形的顆粒。

d、團聚程度。陶瓷粉料中不能有硬團聚，硬團聚對顆粒堆積和材料燒結(jié)后的性能產(chǎn)生不良影響，而軟團聚一般在混合球磨過程中被破壞，一般對成型沒有影響。

2、溶劑及分散劑

流延成型是一種濕法成型工藝，需要先將陶瓷粉末制成液體漿料，因此需要尋找合適的溶劑。溶劑的主要作用如下：①溶解粘結(jié)劑、增塑劑等添加劑；② 使陶瓷粉體顆粒分散均勻；③為漿料提供合適的黏度。按漿料選用的溶劑及有機添加物不同,流延成型分為有機流延體系和水基流延體系2類。有機流延溶劑多采用乙醇、甲乙酮、三氯乙烯、甲苯和二甲苯等,常用的有乙醇/甲乙酮、乙醇/三氯乙烯、乙醇/甲苯、甲苯/正丁醇等二元共沸溶劑。

分散劑通過空間位阻穩(wěn)定或靜電位阻穩(wěn)定機制使陶瓷粉末在漿料中處于懸浮狀態(tài)。粉料顆粒在流延料漿中分散均一與否直接影響素坯的質(zhì)量及其燒結(jié)特性,從而影響燒結(jié)體的致密性、氣孔率和機械強度等一系列特性。分散劑的分散效果是決定流延制膜成敗的關(guān)鍵。

工藝流程簡述：首先將陶瓷粉體與分散劑加入溶劑(水或有機溶劑)中，通過球磨或超聲波振蕩打開顆粒團聚，并使溶劑潤濕粉體，再加入粘結(jié)劑和增塑劑，通過二次球磨穩(wěn)定、均一的漿料；再將漿料在流延機上進行成型素坯；然后進行干燥，使溶劑蒸發(fā)，粘結(jié)劑在陶瓷粉末之間形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，素坯膜；接著對素坯膜進行機加工，所需要的特定形狀；通過排膠和燒結(jié)處理所需要的成品。

傳統(tǒng)的流延成型工藝采用有機物溶劑流延體系，所使用的有機溶劑(如甲苯、二甲苯等)具有一定的毒性，使條件惡化并造成環(huán)境污染，且成本較高。伴隨著現(xiàn)今環(huán)保督查各種嚴(yán)格，這種制備工藝是不得不有所進步。此外，由于漿料中有機物含量較高,生坯密度低,脫脂過程中坯體易變形開裂，影響產(chǎn)品質(zhì)量。針對上述缺點，研究人員開始嘗試用水基溶劑流延體系替代有機溶劑體系。使用水作溶劑可以相應(yīng)降低有機物的使用量，而且漿料粘度低，使用合適的分散劑可大大提高漿料的固相體積分?jǐn)?shù)，有利于提高生坯密度，同時還具有不燃、無毒、成本低等優(yōu)點,應(yīng)用前景十分看好。

三、改進工藝的流延成型

水基溶劑流延體系雖然能夠克服有機溶劑體系環(huán)境污染嚴(yán)重、成本高、生坯密度低、脫脂過程中坯體易變形開裂等缺點，但也存在一些急需解決的問題。如：漿料對工藝參數(shù)敏感，難以形成致密光滑的表面，干燥時氣泡容易開裂，生坯內(nèi)容易形成氣泡等?；谒餮映尚凸に囁嬖诘牟蛔?研究人員也在嘗試通過其他途徑改進流延成型工藝。在材料學(xué)科工作者的不懈努力下，在原有流延成型方法的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了新的水基流延成型方法，如凝膠流延成型工藝、紫外引發(fā)聚合成型工藝和等靜壓流延成型工藝等。

1、凝膠流延成型工藝

凝膠流延成型利用有機物單體聚合的原理進行流延成型。該法是將陶瓷粉體、分散劑和增塑劑加入有機單體和交聯(lián)劑的混合溶液中，制備出低黏度并具有高固相體積分?jǐn)?shù)(體積分?jǐn)?shù)大于50%)的濃懸浮液。然后加入引發(fā)劑和催化劑后，控制溫度并引發(fā)單體發(fā)生聚合反應(yīng)，使懸浮體的黏度增大，從而發(fā)生原位凝固成型，制備出具有一定強度并且適合機加工的坯體。

凝膠流延成型工藝不僅顯著降低漿料中有機物的用量，而且提高固相體積分?jǐn)?shù)，提高產(chǎn)品的密度和強度，更有利于資源節(jié)約型及環(huán)境友好型社會的構(gòu)建。

2、紫外引發(fā)聚合成型工藝

針對水基流延成型工藝的缺點，研究人員采用利用紫外引發(fā)原位聚合機制，將紫外光敏單體、紫外光聚合引發(fā)劑加入漿料中并引發(fā)紫外原位聚合反應(yīng)，使?jié){料原位固化成型。相對傳統(tǒng)的流延成型工藝，紫外引發(fā)流延成型工藝只要在普通流延機加上紫外光源即可完成，免去了容易造成材料成型失敗的干燥過程。

3、等靜壓流延成型工藝

流延成型的漿料的固相體積分?jǐn)?shù)相對較低，并且在干燥過程中還伴隨著溶劑的蒸發(fā)，在素坯中留下氣孔，因此通過流延成型獲得的素坯膜一般都結(jié)構(gòu)疏松，密度較低，很難通過流延成型直接獲得致密的素坯。

流延成型獲得的流延膜素坯雖然不夠致密，結(jié)構(gòu)松散，但其具有較好的延展性，因此，可以通過等靜壓二次成型來提高素坯的致密度。但是等靜壓流延成型設(shè)備較為昂貴，而且會使工藝變得更加復(fù)雜，提高成本。