结构陶瓷材料及其.ppt

《结构陶瓷材料及其.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《结构陶瓷材料及其.ppt（20页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、新型无机非金属绝缘材料,组员吴颜如张永超张腾飞,简介：,绝缘材料的概念种类及其性质要求绝缘材料的绝缘机理及其影响因素绝缘材料的举例Al2O3的原料，性能，制备方法 射频磁控溅射法制备氧化铝涂层的绝缘特性 实验条件、物相分析、表面形貌 绝缘材料的应用前景 图片赏析,一.1.概念：绝缘结构陶瓷主要是应用于制作绝缘装置零部件、电容器介质、电阻或电阻基体、集成电路基片和封装管壳、各种微电子电路基片，电真空陶瓷等部件的陶瓷材料。2.种类：按其化学组成可分为氧化物和非氧化物两类按其用途可分为工频用（工频是指工业上用的交流电源的频率 在我国为50HZ）、高频用（高频一般用在电器内部的控制部分 频率较高一般都

2、是几十千HZ）和耐热用。具有代表性的有Al2O3、BeO陶瓷、BN陶瓷、氮化硅陶瓷、AlN陶瓷、陶瓷、滑石陶瓷莫来石陶瓷、低碱瓷、绝缘釉料等。,3.性能要求:电阻率高，介电常数小，介电损耗小，机械强度高，化学稳定性好；对于高频瓷，还要求热膨胀系数小，热导率高，抗热冲击性好。集成电路基片要求高热导率。,二.绝缘陶瓷材料的绝缘机理,绝缘陶瓷材料在电场作用下，内部发生极化，即在晶粒、晶格和离子内部发生电荷离子的位移。由能带理论知此位移很小。绝缘体禁带宽度很大（4-5ev）.满带的电子不能跃迁到导带，故无电流产生，在常温下电阻很高，几乎无电子迁移，仅具有离子扩散引起的电导 Lg i=A(-E/kT)(

3、注：i是离子电导，A是常数，E是活化能，k是波耳茨曼常数，T是温度)由此可知：电阻随温度的上升而急剧下降。一般电荷体积小的离子易于扩散，其活化能小。因此应避免陶瓷内含碱金属离子的存在。,能带理论对固体电子导电能力的解释,影响陶瓷绝缘性的因素,三1.绝缘陶瓷举例-Al2O3陶瓷制备,1.原料由天然铝矾土矿经碱溶液浸取而制的。2.除碱处理有两种一是水浸出法（200C 2h的热水处理），二是煅烧法（即加1%的硼酸在1400C煅烧，使碱生成挥发性的偏硼酸钠而除去），除铁是在还原气氛中煅烧。3.常用添加剂是MgO+Y2O3,MgO是抑制晶粒长大，降低烧结温度，减少挥发，改善烧结性能4.工艺流程 工业氧化

4、铝预烧-磨细-配料-成型-烧结-表面加工 预烧是为了使氧化铝晶型转化，同时排出氧化钠。5.性能 具有机械强度高、绝缘性能好、抗电强度高、耐高温、高频下的介质损耗小、抗热振性能好等优良特能。,2.例如：射频磁控溅射法制备氧化铝涂层的绝缘特性,氧化铝具有优良的绝缘和阻氚性能，是（“国际热核聚变实验堆（ITER）计划”）候选功能材料之一本实验在JGP450磁控溅射镀膜仪上应用射频磁控溅射的方法，制备氧化铝涂层。（1）实验条件：本底真空为4.0X10Pa，溅射气压为0.7Pa，功率为150W，基底（正方形CLMA钢，用丙酮和去离子水清洗）温度为室温，溅射气体为O2、Ar混合气体，分别在氧氩比为0.1、

5、0.4和0.5下制备涂层样品。,（）氧化铝涂层的物相分析,原因：厚度小于10的涂层样品，普通XRD法难精确对其进行表征，因而采用掠入射法对涂层进行结构分析结论：1.掠入射谱中未出现明显的特征谱线，表明此时涂层为非晶结构 2.氧氩比为0.4时，涂层样品在2为45.8附近出现了较为明显的衍射峰，表明涂层已结晶,表明：氧氩比为0.4时，氧化铝涂层在频移为750900cm-1处出现了较明显的Raman(分子振动光谱）峰,表明此氧氩比下制备的氧化铝涂层为非晶结构,（）表面形貌,比较：（1）粒度（2）粗糙度,可看出：在氧氩比为0.1和0.4下制备的涂层表面较为平整，涂层表面的粒径和平均粗糙度较小。当氧氩比

6、为0.5时，表面出现较多粒径较大的颗粒，且粗糙度明显增大。原因：氧氩比为0.5时，溅射室中氧气含量最高，高能的氧负离子的浓度相对过高，造成在此氧氩比下制备的涂层表面较为粗糙，且颗粒粒径较大。,四、绝缘陶瓷材料的应用前景,绝缘陶瓷的应用面甚广，有电力工业用的各种绝缘部件、耐热原件；汽车用的火花塞，电子工业用的电阻芯片、电子管管壳和管座，厚膜电路基片和集成电路用的封装管壳和基片。尤其发展迅速的各种基片材料（如低温陶瓷基片等），种类多，技术要求高，应用范围广。,参考文献：1.马如璋 蒋民华主编功能材料学概论冶金工业出版社 2.功能材料及其应用手册机械工业出版社 3.高技术新材料要览 中国科学技术大学出版社 4.曲远方主编现代陶瓷材料及技术华东理工大学出版 社 5.射频磁控溅射法制备氧化铝涂层绝缘性能及吸氢特性,谢谢观看,