在廣寧富強陶瓷的車間內,新安裝的噴霧干燥塔正將泥漿高效轉化為流動性極佳的粉料,煤耗降低15%,用電降低25%,這是中國電子陶瓷產業轉型升級的縮影。
電子陶瓷產業這些年正迎來技術突破的關鍵時刻。蘇州柔陶新材料有限公司開發的高純度氧化鋁纖維增強氧化鋁復合材料,通過噴霧干燥工藝成功將纖維與粉體均勻混合,解決了傳統工藝中纖維分散不均的難題。
一、電子陶瓷材料的特性與應用
噴霧干燥技術在氮化硼、氧化鋁、氧化鈰等電子陶瓷粉體的制備過程中,噴霧干燥因其能夠顯著提升粉體性能,已成為一道關鍵工序。該技術通過精確控制工藝參數,直接決定了最終陶瓷產品的質量與市場競爭力。
材料類型 | 噴霧干燥帶來的核心優勢 | 主要市場應用領域 |
氮化硼(h-BN) | 將納米片組裝成多孔微球,或與金屬陶瓷復合造粒,改善其流動性和相容性,便于后續成型加工。 | 高端導熱界面材料、高溫潤滑涂層、電子元件散熱基板等。 |
氧化鋁 (Al?O?) | 制備出的球形度高、粒度均勻的粉料,具有優異的流動性和填充性,利于擠壓或干壓成型,提升生坯強度與燒結質量。 | 廣泛應用于結構陶瓷、催化載體、電子器件基板與絕緣體等領域。 |
氧化鈰 (CeO?) | 可實現高純度(可達99.99%以上) 和納米級粒徑控制,產品純度高、粒徑分布窄、易于分散。 | 半導體芯片的化學機械拋光(CMP)、汽車尾氣催化劑、固體氧化物燃料電池電解質等。 |
二、多家合作企業的技術路線
噴霧干燥工藝的精準把控是粉體品質的核心保障。該工藝通過將陶瓷漿料霧化成50-300um霧滴,與200-500℃熱風快速接觸形成球狀顆粒,需針對不同物料優化參數。
上海申和投資有限公司(原上海申和熱磁電子有限公司)作為FerroTec集團(中國)總部,深耕半導體材料行業三十余年。公司主導產品包括Al?O?、AlN等DBC覆銅板,具有優良電絕緣性能、高導熱特性等,在電子陶瓷領域,其通過旗下江蘇富樂華半導體科技有限公司等實體,專業從事功率半導體覆銅陶瓷載板(如AMB、DCB、DPC)的研發與制造。
宜昌蘇鵬科技作為湖北省專精特新“小巨人”企業,擁有53項專利技術,其開發的氧化鋁纖維增強氧化鋁復合材料,通過噴霧干燥工藝獲得均勻分布的復合粉體,最終燒結得到的產品具有優異的韌性和強度。該公司主導產品包括貴金屬催化劑、鄰甲基環己基醋酸酯等雙氧水生產所需的主要原料。
蘇州柔陶新材料專注于高純度氧化鋁材料的創新研發,其工藝核心在于先將短切氧化鋁加入水中,加入少量酸,用高純度氧化鋁球進行滾磨,然后加入高純度納米氧化鋁分散液和鋁溶膠,充分分散后通過噴霧干燥獲得復合粉體。這種材料在微觀下是纖維,宏觀是粉體,更易成型成球。
藍光電子實業在電子陶瓷領域有著深厚積累,其產品廣泛應用于電子元器件基板、半導體封裝等領域。公司注重技術創新與工藝優化,與常州力馬干燥合作的噴霧干燥機,在材料生產上,進一步提升了其產品質量和市場競爭力。
與常州力馬干燥合作亮點:力馬干燥的YPG、LPG、CSD(閉路)系列噴霧干燥機在眾多陶瓷生產企業中得到廣泛應用,該設備通過調節料液泵的壓力、流量、噴孔大小、霧化轉速,霧化盤材質調整、孔型調整、直徑調整等,均得到所需的一定大小比例的球形顆粒。
三、噴霧干燥工藝的關鍵突破
電子陶瓷噴霧干燥技術近年來取得了顯著進步,主要體現在以下幾個方面:
惰性氣體保護技術是高端電子陶瓷材料干燥的關鍵突破。公司開發的閉式和開式陶瓷專用噴霧干燥機,對于不同陶瓷材料要求選取不同的干燥工藝。
精準霧化控制技術決定了粉體顆粒的均勻性和球形度。噴霧干燥機通過調節噴霧壓力和控制霧化器(孔徑、孔形)轉速,實現顆粒大小的范圍性控制。
霧化盤采用陶瓷霧化盤,硬度可達HRA90以上,耐磨性是金屬的數十倍甚至上百倍,能長期保持光滑的表面和完整的幾何形狀,從而保證穩定的霧化效果和超長的使用壽命。
綠色制造是產業可持續發展的必然要求,新開發的尾氣換熱余熱回收系統將尾氣熱量利用率顯著提升,較傳統設備降低能耗。
集成DCS控制系統實現工藝參數實時監控、數據追溯與遠程運維,提升生產穩定性與可追溯性。精密化控制是提升產品性能的關鍵。
除以上企業外,我們先后與中國工程物理研究院、佛山國防科技工業技術成果產業化應用推廣中心、航天材料及工藝研究所(七〇三)所等研究中心有過陶瓷噴霧的合作,主要用于工藝的升級研發。
總的來說,噴霧干燥技術對于高端電子陶瓷粉體的制備而言,是一項能夠兼顧“形狀控制”、“性能提升”與“生產效率” 的關鍵技術。它通過制備具有理想形貌和物理特性的粉體顆粒圓度,為下游的成型與燒結工藝奠定了堅實基礎,從而滿足了下游應用市場對電子陶瓷產品日益增長的性能要求。
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