特種陶瓷第四講 電介質(zhì)陶瓷

1、1第一章第一章 電介質(zhì)陶瓷電介質(zhì)陶瓷一、概念一、概念二、一般特性二、一般特性 1、電絕緣與極化、電絕緣與極化 2、介電損耗、介電損耗三、性能與分類(lèi)三、性能與分類(lèi)四、電絕緣陶瓷生產(chǎn)工藝、性能及應(yīng)用四、電絕緣陶瓷生產(chǎn)工藝、性能及應(yīng)用五、非鐵電電容器陶瓷五、非鐵電電容器陶瓷六、鐵電電容器陶瓷六、鐵電電容器陶瓷七、反鐵電電容器陶瓷七、反鐵電電容器陶瓷2一、一、 概念概念n電介質(zhì)陶瓷是指電阻率大于電介質(zhì)陶瓷是指電阻率大于108m的陶瓷材料，的陶瓷材料，能承受較強(qiáng)的電場(chǎng)而不被擊穿。能承受較強(qiáng)的電場(chǎng)而不被擊穿。n按其在電場(chǎng)中的極化特性，可分為電絕緣陶瓷按其在電場(chǎng)中的極化特性，可分為電絕緣陶瓷（insulat

2、ion ceramics）和電容器陶瓷）和電容器陶瓷（capacitor ceramics；condenser ceramics）。）。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，在這類(lèi)材料中又相繼發(fā)現(xiàn)了隨著材料科學(xué)的發(fā)展，在這類(lèi)材料中又相繼發(fā)現(xiàn)了壓電、熱釋電和鐵電等性能。壓電、熱釋電和鐵電等性能。3二、二、 一般特性一般特性 電介質(zhì)陶瓷在靜電場(chǎng)或交變電場(chǎng)中使用，其一般特電介質(zhì)陶瓷在靜電場(chǎng)或交變電場(chǎng)中使用，其一般特性是電絕緣性、極化（性是電絕緣性、極化（polarization）和介電損耗）和介電損耗（dielectric loss）。）。1、電絕緣與極化、電絕緣與極化v電介質(zhì)陶瓷中的分子正負(fù)電荷在弱電場(chǎng)的作用下，電

3、介質(zhì)陶瓷中的分子正負(fù)電荷在弱電場(chǎng)的作用下，雖然正電荷沿電場(chǎng)方向移動(dòng)，負(fù)電荷逆電場(chǎng)方向移雖然正電荷沿電場(chǎng)方向移動(dòng)，負(fù)電荷逆電場(chǎng)方向移動(dòng)，但它們并不能掙脫彼此的束縛而形成電流，因動(dòng)，但它們并不能掙脫彼此的束縛而形成電流，因此具有較高的體積電阻率，此具有較高的體積電阻率，具有絕緣性。具有絕緣性。4u由于電荷的移動(dòng)，造成了正負(fù)電荷中心不重合，在電介質(zhì)陶由于電荷的移動(dòng)，造成了正負(fù)電荷中心不重合，在電介質(zhì)陶瓷內(nèi)部形成偶極矩，瓷內(nèi)部形成偶極矩，產(chǎn)生了極化產(chǎn)生了極化。在與外電場(chǎng)垂直的電介質(zhì)。在與外電場(chǎng)垂直的電介質(zhì)表面上出現(xiàn)了感應(yīng)電荷表面上出現(xiàn)了感應(yīng)電荷Q，這種感應(yīng)電荷不能自由遷移，稱，這種感應(yīng)電荷不能自由遷移

4、，稱之為之為束縛電荷束縛電荷。束縛電荷的面密度即為。束縛電荷的面密度即為極化強(qiáng)度極化強(qiáng)度P。u對(duì)于平板型真空電容器，極板間無(wú)電介質(zhì)存在，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)于平板型真空電容器，極板間無(wú)電介質(zhì)存在，當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度為為E時(shí)，其表面的束縛電荷為時(shí)，其表面的束縛電荷為Q0，電容為，電容為C0，在真空中插入，在真空中插入電介質(zhì)陶瓷時(shí)，則束縛電荷增為電介質(zhì)陶瓷時(shí)，則束縛電荷增為Q，電容也增至，電容也增至C。評(píng)價(jià)同評(píng)價(jià)同一電場(chǎng)下材料的極化強(qiáng)度，可用材料的相對(duì)介電常數(shù)一電場(chǎng)下材料的極化強(qiáng)度，可用材料的相對(duì)介電常數(shù)r 表示。表示。用下式計(jì)算：用下式計(jì)算： Q / Q0 = C / C0 = r 相對(duì)介電常數(shù)越大，極化強(qiáng)度越

5、大，即電介質(zhì)陶瓷表面的束相對(duì)介電常數(shù)越大，極化強(qiáng)度越大，即電介質(zhì)陶瓷表面的束縛電荷面密度大。用于制作陶瓷電容器的材料，縛電荷面密度大。用于制作陶瓷電容器的材料， r越大，電越大，電容量越高，相同容量時(shí)，電容器的體積可以做的更小。容量越高，相同容量時(shí)，電容器的體積可以做的更小。52、介電損耗、介電損耗 電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下，把部分電能轉(zhuǎn)變成熱能使電介質(zhì)在電場(chǎng)作用下，把部分電能轉(zhuǎn)變成熱能使介質(zhì)發(fā)熱，在單位時(shí)間內(nèi)因發(fā)熱而消耗的能量稱介質(zhì)發(fā)熱，在單位時(shí)間內(nèi)因發(fā)熱而消耗的能量稱為為損耗功率損耗功率或簡(jiǎn)稱為或簡(jiǎn)稱為介電損耗介電損耗。常用。常用tg表示，其表示，其值越大，損耗越大，其中值越大，損耗越大，其中稱

6、為介質(zhì)損耗角。稱為介質(zhì)損耗角。 6三、三、 性能與分類(lèi)性能與分類(lèi) 根據(jù)根據(jù)體積電阻率體積電阻率、介電常數(shù)介電常數(shù)和和介電損耗介電損耗等參數(shù)的等參數(shù)的不同，可把電介質(zhì)陶瓷分為不同，可把電介質(zhì)陶瓷分為電絕緣陶瓷及裝置陶電絕緣陶瓷及裝置陶瓷和電容器陶瓷瓷和電容器陶瓷。此外，某些具有特殊性質(zhì)，如。此外，某些具有特殊性質(zhì)，如壓電性、鐵電性及熱釋電性的電介質(zhì)陶瓷，按性壓電性、鐵電性及熱釋電性的電介質(zhì)陶瓷，按性質(zhì)分別稱為質(zhì)分別稱為壓電陶瓷壓電陶瓷、熱釋電陶瓷熱釋電陶瓷和和鐵電陶瓷鐵電陶瓷。(一一)電絕緣陶瓷電絕緣陶瓷v電絕緣陶瓷又稱裝置陶瓷，是在電子設(shè)備中作為電絕緣陶瓷又稱裝置陶瓷，是在電子設(shè)備中作為安裝、

7、固定、支撐、保護(hù)、絕緣以及連接各種無(wú)安裝、固定、支撐、保護(hù)、絕緣以及連接各種無(wú)線電元件及器件的陶瓷材料。線電元件及器件的陶瓷材料。7作為裝置陶瓷要求具備以下性質(zhì)：作為裝置陶瓷要求具備以下性質(zhì)：（1）高的）高的體積電阻率體積電阻率（室溫下，大于（室溫下，大于1012m ）和高）和高介電介電強(qiáng)度強(qiáng)度（大于（大于104 kV/m）。以減少漏導(dǎo)損耗和承受較高的）。以減少漏導(dǎo)損耗和承受較高的電壓。電壓。（2）介電常數(shù)?。ǔＰ∮冢┙殡姵?shù)小（常小于9）?？梢詼p少不必要的）。可以減少不必要的分布電分布電容值容值，避免在線路中產(chǎn)生惡劣的影響，從而保證整機(jī)的，避免在線路中產(chǎn)生惡劣的影響，從而保證整機(jī)的質(zhì)量。質(zhì)量

8、。（3）高頻電場(chǎng)下的）高頻電場(chǎng)下的介電損耗介電損耗要小。介電損耗大會(huì)造成材料要小。介電損耗大會(huì)造成材料發(fā)熱，使整機(jī)溫度升高，影響工作。發(fā)熱，使整機(jī)溫度升高，影響工作。（4）機(jī)械強(qiáng)度機(jī)械強(qiáng)度要高，通常抗彎曲強(qiáng)度為要高，通常抗彎曲強(qiáng)度為45300MPa，抗壓，抗壓強(qiáng)度為強(qiáng)度為4002000MPa。（5）良好的）良好的化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性。能耐風(fēng)化、耐水、耐化學(xué)腐蝕，。能耐風(fēng)化、耐水、耐化學(xué)腐蝕，不致于性能老化。不致于性能老化。 8 此外，隨著電絕緣陶瓷的應(yīng)用日益廣泛，有此外，隨著電絕緣陶瓷的應(yīng)用日益廣泛，有時(shí)還要求具有時(shí)還要求具有耐機(jī)械力沖擊耐機(jī)械力沖擊和和熱沖擊熱沖擊的性能。如的性能。如高頻裝置

9、瓷，除要求介質(zhì)損耗小外，還要求高頻裝置瓷，除要求介質(zhì)損耗小外，還要求熱膨熱膨脹系數(shù)脹系數(shù)小，小，熱導(dǎo)率熱導(dǎo)率高，能承受較大的熱沖擊。作高，能承受較大的熱沖擊。作為集成電路的基片材料，要求為集成電路的基片材料，要求高導(dǎo)熱系數(shù)高導(dǎo)熱系數(shù)，合適，合適的熱膨脹系數(shù)、的熱膨脹系數(shù)、平整、高表面光潔度平整、高表面光潔度及易鍍膜或及易鍍膜或表面金屬化。表面金屬化。9v電絕緣陶瓷按化學(xué)組成可分為電絕緣陶瓷按化學(xué)組成可分為氧化物系氧化物系（如氧化（如氧化鋁瓷、氧化鎂瓷等）和鋁瓷、氧化鎂瓷等）和非氧化物系非氧化物系（如氮化硅瓷、（如氮化硅瓷、氮化硼瓷等）兩大類(lèi)。除上述多晶陶瓷外，近年氮化硼瓷等）兩大類(lèi)。除上述多晶

10、陶瓷外，近年來(lái)發(fā)展了來(lái)發(fā)展了單晶電絕緣陶瓷單晶電絕緣陶瓷，如人工合成云母、人，如人工合成云母、人造藍(lán)寶石、尖晶石、氧化鈹及石英等。造藍(lán)寶石、尖晶石、氧化鈹及石英等。 10（二）電容器陶瓷（二）電容器陶瓷v根據(jù)陶瓷電容器所采用陶瓷材料的特點(diǎn)，電容器根據(jù)陶瓷電容器所采用陶瓷材料的特點(diǎn)，電容器分為：分為：n溫度溫度(熱熱)補(bǔ)償型（補(bǔ)償型（型）：型）：使用非鐵電陶瓷，高頻損耗小，介電常數(shù)隨溫度線性變化，可補(bǔ)償電路中或電阻隨溫度系數(shù)的變化，維持諧振頻率的穩(wěn)定。11n溫度溫度(熱熱)穩(wěn)定型穩(wěn)定型：使用：使用非鐵電陶瓷非鐵電陶瓷，特點(diǎn)是介電，特點(diǎn)是介電常數(shù)隨溫度變化很小，接近于零，適用于高頻和常數(shù)隨溫度變化

11、很小，接近于零，適用于高頻和微波電路中。微波電路中。n高介電常數(shù)型高介電常數(shù)型：采用：采用鐵電或反鐵電陶瓷鐵電或反鐵電陶瓷，特點(diǎn)是，特點(diǎn)是介電常數(shù)非常高，可達(dá)介電常數(shù)非常高，可達(dá)30000，適用于，適用于低頻高容低頻高容量量電容器。電容器。n半導(dǎo)體型半導(dǎo)體型：非線性電阻電容器非線性電阻電容器，用于開(kāi)關(guān)電路或，用于開(kāi)關(guān)電路或熱保護(hù)電路中，起自動(dòng)開(kāi)關(guān)作用。熱保護(hù)電路中，起自動(dòng)開(kāi)關(guān)作用。12v按制造陶瓷電容器的材料性質(zhì)分：按制造陶瓷電容器的材料性質(zhì)分：第一類(lèi)為第一類(lèi)為非鐵電電容器非鐵電電容器陶瓷（陶瓷（型），又稱熱補(bǔ)償電型），又稱熱補(bǔ)償電容器陶瓷。第二類(lèi)為容器陶瓷。第二類(lèi)為鐵電電容器鐵電電容器陶瓷（

12、陶瓷（型），又稱強(qiáng)介電常數(shù)電容器陶瓷。第三類(lèi)型），又稱強(qiáng)介電常數(shù)電容器陶瓷。第三類(lèi)為為反鐵電電容器反鐵電電容器陶瓷（陶瓷（型）。第四類(lèi)為型）。第四類(lèi)為半半導(dǎo)體電容器導(dǎo)體電容器陶瓷（陶瓷（型）。型）。13v用于制造電容器的陶瓷材料的性能要求：用于制造電容器的陶瓷材料的性能要求：（1）介電常數(shù)要盡可能高。介電常數(shù)越高，陶瓷電容）介電常數(shù)要盡可能高。介電常數(shù)越高，陶瓷電容器的體積可以做得越小。器的體積可以做得越小。（2）在高頻、高溫、高壓及其它惡劣環(huán)境下穩(wěn)定可靠。）在高頻、高溫、高壓及其它惡劣環(huán)境下穩(wěn)定可靠。（3）介質(zhì)損耗角正切值小。對(duì)于高功率陶瓷電容器，）介質(zhì)損耗角正切值小。對(duì)于高功率陶瓷電容器，

13、能提高無(wú)功功率。能提高無(wú)功功率。（4）比體積電阻高于）比體積電阻高于1010m ，可保證在高溫下工作。，可保證在高溫下工作。（5）高的）高的介電強(qiáng)度介電強(qiáng)度。14四、四、 電絕緣陶瓷生產(chǎn)工藝、性能及應(yīng)用電絕緣陶瓷生產(chǎn)工藝、性能及應(yīng)用n（一）電絕緣陶瓷的生產(chǎn)特點(diǎn)（一）電絕緣陶瓷的生產(chǎn)特點(diǎn) 電絕緣陶瓷的性能，主要強(qiáng)調(diào)三個(gè)方面，即高體積電阻率、低介電常數(shù)和低介電損耗。除此之外，還要求具有一定的機(jī)械強(qiáng)度。 陶瓷材料是晶相、玻璃相及氣相組成的多相系統(tǒng)，其電學(xué)性能主要取決于晶相和玻璃相的組成和結(jié)構(gòu)，尤其是晶界玻璃相中的雜質(zhì)濃度較高，且在組織結(jié)構(gòu)形成連續(xù)相，所以陶瓷的電絕緣性和介電損耗性主要受玻璃相的影響。

14、15n通常陶瓷材料的導(dǎo)電機(jī)制為離子導(dǎo)電。離子導(dǎo)電又可分為本征離子導(dǎo)電、雜質(zhì)離子導(dǎo)電和玻璃離子導(dǎo)電。要獲得高體積電阻率的陶瓷材料，必須在工藝上考慮以下幾點(diǎn)； 選擇體積電阻率高的晶體材料為主要相。 嚴(yán)格控制配方，避免雜質(zhì)離子，尤其是堿金屬和堿土金屬離子的引入，在必須引入金屬離子時(shí)，充分利用中和效應(yīng)和壓抑效應(yīng)，以降低材料中玻璃相的電導(dǎo)率。 由于玻璃的電導(dǎo)活化能小，因此應(yīng)盡可能控制玻璃相的數(shù)量，甚至達(dá)到無(wú)玻璃相燒結(jié)。16 避免引入變價(jià)金屬離子，以免產(chǎn)生自由電子和空穴，引起電子式導(dǎo)電，使電性能惡化。 嚴(yán)格控制溫度和氣氛，以免產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)而出現(xiàn)自由電子可空穴。 當(dāng)材料中已引入了產(chǎn)生自由電子或空穴的離子

15、時(shí)，可引入另一種產(chǎn)生空穴或自由電子的不等價(jià)雜質(zhì)離子，以消除自由電子和空穴，提高體積電阻率這種方法稱作雜質(zhì)補(bǔ)償。17n另外，對(duì)于絕緣陶瓷還要求低介電損耗，陶瓷損耗的 主要來(lái)源是漏導(dǎo)損耗、松弛質(zhì)點(diǎn)的極化損耗及結(jié)構(gòu)損耗。因此，降低材料的介電損耗主要從降低漏導(dǎo)損耗和極化損耗入手： 選擇合適的主晶相。 在改善主晶相性質(zhì)時(shí)盡量避免產(chǎn)生缺位固溶體或填隙固溶體，最好形成連續(xù)固溶體。 盡量減小玻璃相含量。 防止產(chǎn)生多晶轉(zhuǎn)換，因?yàn)槎嗑мD(zhuǎn)變時(shí)晶格缺陷多，電性能下降，損耗增加。 注意燒結(jié)氣氛，尤其對(duì)含有變價(jià)離子的陶瓷的燒結(jié)。 控制好最終燒結(jié)溫度，使產(chǎn)品“正燒”。18n（二）電絕緣陶瓷性能（二）電絕緣陶瓷性能 無(wú)論哪種

16、絕緣陶瓷，必須具備以下性能：1.高的體積電阻率高的體積電阻率1012m；2.小的相對(duì)介電系數(shù)小的相對(duì)介電系數(shù)r30；3.損耗因子損耗因子tg 0.001；4.介電強(qiáng)度高介電強(qiáng)度高500kV/cm19n其他性能n良好的導(dǎo)熱性:熱導(dǎo)率為2428WmK ；n耐腐蝕，不變形，可在-55+860溫度范圍內(nèi)使用 ；n良好的機(jī)械性能；n與半導(dǎo)體材料盡可能一致的熱膨脹系數(shù)。20（三）剛玉（三）剛玉-莫來(lái)石瓷及莫來(lái)石瓷莫來(lái)石瓷及莫來(lái)石瓷1、概述、概述v莫來(lái)石瓷莫來(lái)石瓷是以莫來(lái)石（是以莫來(lái)石（3Al2O32SiO2）和石英（）和石英（SiO2）為）為主晶相的陶瓷，它是應(yīng)用最早的高頻裝置瓷。主晶相的陶瓷，它是應(yīng)用最

17、早的高頻裝置瓷。v剛玉剛玉-莫來(lái)石瓷莫來(lái)石瓷的結(jié)晶相不是單一的剛玉，而是共存有莫來(lái)的結(jié)晶相不是單一的剛玉，而是共存有莫來(lái)石，因此稱為剛玉石，因此稱為剛玉-莫來(lái)石瓷。其主要原料是粘土、氧化鋁莫來(lái)石瓷。其主要原料是粘土、氧化鋁和碳酸鹽。剛玉和碳酸鹽。剛玉-莫來(lái)石瓷的電性能較好，機(jī)械強(qiáng)度較高，莫來(lái)石瓷的電性能較好，機(jī)械強(qiáng)度較高，熱穩(wěn)定性能好，工藝性能好，燒結(jié)溫度不高，且燒結(jié)溫度熱穩(wěn)定性能好，工藝性能好，燒結(jié)溫度不高，且燒結(jié)溫度范圍寬?？捎脕?lái)制造高頻高壓絕緣子，線圈骨架，電容器范圍寬?？捎脕?lái)制造高頻高壓絕緣子，線圈骨架，電容器外殼及其他絕緣支柱，高壓開(kāi)關(guān)及其他大型裝置器件等。外殼及其他絕緣支柱，高壓開(kāi)

18、關(guān)及其他大型裝置器件等。21(1)一次莫來(lái)石的生成一次莫來(lái)石的生成v偏高嶺石偏高嶺石（ Al2O32SiO2 ）或硅線石（）或硅線石（ Al2O3SiO2 ）在）在高高溫下按下式分解：溫下按下式分解： 1200 3（Al2O32SiO2） 3Al2O32SiO2+4SiO2 130015003（Al2O3SiO2） 3 Al2O32SiO2+4SiO2 這種從原料礦物高溫分解直接生成的莫來(lái)石稱為這種從原料礦物高溫分解直接生成的莫來(lái)石稱為一次莫來(lái)石一次莫來(lái)石。(2)二次莫來(lái)石的生成二次莫來(lái)石的生成v一次莫來(lái)石生成的同時(shí)，還伴生游離石英。石英有多晶轉(zhuǎn)變，一次莫來(lái)石生成的同時(shí)，還伴生游離石英。石英有

19、多晶轉(zhuǎn)變，對(duì)瓷質(zhì)不利，在生產(chǎn)高鋁瓷時(shí)要增加對(duì)瓷質(zhì)不利，在生產(chǎn)高鋁瓷時(shí)要增加Al2O3成分，使之與游成分，使之與游離石英起反應(yīng)生成莫來(lái)石，這時(shí)所生成的莫來(lái)石稱為離石英起反應(yīng)生成莫來(lái)石，這時(shí)所生成的莫來(lái)石稱為二次莫二次莫來(lái)石來(lái)石。3Al2O3 + 2SiO2 3Al2O32SiO22、莫來(lái)石的生成、莫來(lái)石的生成223、莫來(lái)石瓷及剛玉、莫來(lái)石瓷及剛玉-莫來(lái)石瓷的配方莫來(lái)石瓷的配方v莫來(lái)石瓷及剛玉莫來(lái)石瓷及剛玉-莫來(lái)石瓷屬于高鋁瓷的范疇，莫來(lái)石瓷屬于高鋁瓷的范疇，其燒結(jié)溫度高，為了降低燒結(jié)溫度，常引入堿土其燒結(jié)溫度高，為了降低燒結(jié)溫度，常引入堿土金屬氧化物做外加劑，常用的外加劑有金屬氧化物做外加劑，常

20、用的外加劑有BaO、SrO、CaO、MgO等。等。4、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)工藝v莫來(lái)石瓷及剛玉莫來(lái)石瓷及剛玉-莫來(lái)石瓷的生產(chǎn)工藝可按一般莫來(lái)石瓷的生產(chǎn)工藝可按一般陶瓷的生產(chǎn)過(guò)程加工處理：陶瓷的生產(chǎn)過(guò)程加工處理： 混料球磨混料球磨 成型成型燒結(jié)燒結(jié)23（四）鎂質(zhì)瓷（四）鎂質(zhì)瓷v按照主晶相的不同，它可分為以下四類(lèi)：按照主晶相的不同，它可分為以下四類(lèi)：原頑輝石瓷原頑輝石瓷(即滑石瓷即滑石瓷)、鎂橄欖石瓷、尖、鎂橄欖石瓷、尖晶石瓷及堇青石瓷。晶石瓷及堇青石瓷。24v滑石瓷滑石瓷介電損耗小介電損耗小，用于一般高頻無(wú)線電設(shè)備中，如，用于一般高頻無(wú)線電設(shè)備中，如雷達(dá)、電視機(jī)常用它制造絕緣零件。雷達(dá)、電視機(jī)常用它制

21、造絕緣零件。v鎂橄欖石瓷鎂橄欖石瓷的的介質(zhì)損耗低介質(zhì)損耗低，而且隨頻率的變化小，在，而且隨頻率的變化小，在微波范圍內(nèi)也不增加，它的微波范圍內(nèi)也不增加，它的比體積電阻大比體積電阻大，并且在高，并且在高溫下仍然具有相當(dāng)高的數(shù)值，可作為高頻絕緣材料。溫下仍然具有相當(dāng)高的數(shù)值，可作為高頻絕緣材料。但它的但它的熱膨脹系數(shù)高熱膨脹系數(shù)高，因此熱穩(wěn)定性較差。，因此熱穩(wěn)定性較差。v尖晶石瓷尖晶石瓷的的介質(zhì)損耗低于滑石瓷，而介電常數(shù)稍高，介質(zhì)損耗低于滑石瓷，而介電常數(shù)稍高，化學(xué)穩(wěn)定性良好化學(xué)穩(wěn)定性良好。在電子工業(yè)中，它是低壓高頻電容。在電子工業(yè)中，它是低壓高頻電容器、感應(yīng)線圈骨架及電子管插座等的良好材料。器、感

22、應(yīng)線圈骨架及電子管插座等的良好材料。v堇青石瓷堇青石瓷的的膨脹系數(shù)低，熱穩(wěn)定性好膨脹系數(shù)低，熱穩(wěn)定性好，可用于要求體，可用于要求體積不隨溫度變化、耐熱沖擊的絕緣材料或電熱材料。積不隨溫度變化、耐熱沖擊的絕緣材料或電熱材料。25（五）絕緣陶瓷的應(yīng)用及未來(lái)（五）絕緣陶瓷的應(yīng)用及未來(lái) 1、應(yīng)用、應(yīng)用1）電力：絕緣子、絕緣管、絕緣襯套、真空開(kāi)關(guān)。）電力：絕緣子、絕緣管、絕緣襯套、真空開(kāi)關(guān)。2）汽車(chē)：火花塞、陶瓷加熱器。）汽車(chē)：火花塞、陶瓷加熱器。3）耐熱用：熱電偶保護(hù)管、絕緣管。）耐熱用：熱電偶保護(hù)管、絕緣管。4）電阻器：膜電阻芯和基板、可變電阻基板。）電阻器：膜電阻芯和基板、可變電阻基板。5）電子管

23、：管殼、磁控管、管座。）電子管：管殼、磁控管、管座。6）半導(dǎo)體：）半導(dǎo)體：Si晶體管管座、二極管管座、超高頻晶體管外晶體管管座、二極管管座、超高頻晶體管外殼。殼。7）封接用：金屬噴鍍法加工、玻璃封接。）封接用：金屬噴鍍法加工、玻璃封接。8）光學(xué)用：高壓鈉燈、紫外線透過(guò)窗口、紅外線透過(guò)窗口。）光學(xué)用：高壓鈉燈、紫外線透過(guò)窗口、紅外線透過(guò)窗口。26n 1855年：陶瓷絕緣子作為電絕緣材料應(yīng)用于鐵路年：陶瓷絕緣子作為電絕緣材料應(yīng)用于鐵路通信線路通信線路n 1880年：美國(guó)在電力輸電線路中開(kāi)始使用陶瓷絕年：美國(guó)在電力輸電線路中開(kāi)始使用陶瓷絕緣子緣子n 現(xiàn)在：已經(jīng)能夠制造出耐壓現(xiàn)在：已經(jīng)能夠制造出耐壓5

24、00 kV以上的超高壓以上的超高壓輸電用高性能陶瓷絕緣子輸電用高性能陶瓷絕緣子 2728 汽車(chē)陶瓷火花塞、燃?xì)庠罹哂命c(diǎn)火針汽車(chē)陶瓷火花塞、燃?xì)庠罹哂命c(diǎn)火針2930 集成電路是一種把大量微晶體管電路元件組裝在一塊基集成電路是一種把大量微晶體管電路元件組裝在一塊基片上所構(gòu)成的超小型、高密度的電路，這類(lèi)電路通常要片上所構(gòu)成的超小型、高密度的電路，這類(lèi)電路通常要封裝在集成電路的管殼內(nèi)。封裝在集成電路的管殼內(nèi)。 電子工業(yè)中，電子工業(yè)中，Al2O3、BeO、SiC、AlN、單晶硅絕緣陶、單晶硅絕緣陶瓷用于集成電路的基片和封裝材料瓷用于集成電路的基片和封裝材料31氧化鋁陶瓷基片氧化鋁陶瓷基片323334 陶

25、瓷管殼、封裝材料陶瓷管殼、封裝材料3536整流管用陶瓷管殼整流管用陶瓷管殼37 陶瓷管保險(xiǎn)絲、陶瓷管座陶瓷管保險(xiǎn)絲、陶瓷管座陶瓷管保險(xiǎn)絲陶瓷管保險(xiǎn)絲陶瓷管座陶瓷管座38 電子電器用陶瓷絕緣管電子電器用陶瓷絕緣管39陶瓷真空開(kāi)關(guān)管陶瓷真空開(kāi)關(guān)管40高溫陶瓷爐管、熱電偶保護(hù)管高溫陶瓷爐管、熱電偶保護(hù)管412、絕緣陶瓷的未來(lái)發(fā)展、絕緣陶瓷的未來(lái)發(fā)展 1）向極端發(fā)展）向極端發(fā)展：高純度、大型化（超大型絕緣：高純度、大型化（超大型絕緣子）、小型化（超小型半導(dǎo)體管殼）。子）、小型化（超小型半導(dǎo)體管殼）。 2）向更大功能和多功能發(fā)展）向更大功能和多功能發(fā)展 3）向節(jié)約并開(kāi)發(fā)資源和能源發(fā)展）向節(jié)約并開(kāi)發(fā)資源和

26、能源發(fā)展42五、五、非鐵電電容器陶瓷介電常數(shù)高：體積小，小型化和集成化介電損耗?。焊哳l電路和高功率的損耗少體積電阻高：1010W.cm，高溫下不失效介電強(qiáng)度高：避免意外擊穿化學(xué)穩(wěn)定性好：保證在高頻、高壓及其它惡劣環(huán)境中工作可靠。43n非鐵電陶瓷的種類(lèi)1.金紅石陶瓷金紅石陶瓷：組成：TiO2含量約90，另有10的添加劑，如ZrO2、高嶺土、BaCO3、CaF2、鎢酸、ZnO、La2O3等，SiO2的存在對(duì)介電性能有害。燒成：金紅石陶瓷一般在132510氧化氣氛中燒成，還原氣氛也對(duì)電性能不利。性能：介常100，介損4104，電阻1010問(wèn)題：直流老化，與銀電極反應(yīng)442.鈦酸鈣陶瓷鈦酸鈣陶瓷 鈦酸鈣陶瓷是目前國(guó)內(nèi)外大量使用的材料，它具有較高的鈦酸鈣陶瓷是目前國(guó)內(nèi)外大量使用的材料，它具有較高的介電系數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)，可以制成小型高容量的高頻陶瓷介電系數(shù)和負(fù)溫度系數(shù)，可以制成小型高容量的高頻陶瓷電容器等。電容器等。 (1)配方：配方： 鈦酸鈣瓷的制備一般分兩步進(jìn)行。先合成鈦酸鈣瓷的制備一般分兩步進(jìn)行。先合成CaTiO3 ，然后再配方。典型的配方如下：，然后再配方。典型的配方如下：CaTiO3燒塊燒塊 99% ZrO2 1% 瓷料的燒結(jié)溫度為瓷料的燒結(jié)溫度為136020 。在國(guó)外，為了降低燒結(jié)溫。在國(guó)外，為了降低燒結(jié)溫度，改善燒結(jié)性能和結(jié)晶狀態(tài)，從而