流延成型(tape casting)又称带式浇注法、刮刀法，是薄片陶瓷材料的一种重要的成型工艺。该工艺最早被G.N．Howatt应用于陶瓷成型领域，自1952年获得专利以来一直应用于生产单层或多层薄板陶瓷材料。流延法成型设备较简单，工艺稳定，可连续操作，便于生产自动化，生产效率高，适合制造厚度小于0. 2mm以下的、表面光洁的超薄制品。流延成型的缺点是黏结剂含量高，因而收缩率较大（可达20%）。目前，该工艺是比较成熟的能够获得高质量、超薄陶瓷制品的成型方法，已被广泛应用于独石电容器瓷片、厚膜和薄膜电路基片及其它先进陶瓷的生产。
(1)流延浆料的制备 由于流延成型法主要用于制造超薄制品，因此流延浆料的制备过程中对陶瓷粉料、溶剂、分散剂、黏结剂以及增塑剂等的选择非常重要。选择合适的陶瓷粉料和添加剂制备流延浆料，即可获得品质优良的流延素坯，
陶瓷粉料要求颗粒愈细，粒形越圆润，则薄坯的质量越高。因为这样才能使浆料具有良好的流动性，同时在厚度方向能保持有一定的粉料粒子堆积个数。例如制取40lim厚的薄坯时，在厚度方向上的堆积个数一般要求20个粒子以上，那么要求2ym以下粒径的粉料要占90%以上，才能保证薄坯的质量。因此，流延法通常采用微米级的颗粒。
在溶剂的选择上要考虑的主要因素有：①能溶解分散剂、黏结剂和塑性剂；②可在浆料中保持化学稳定性，不与粉料发生化学反应；③能提供浆料合适的黏度；④可在适当的温度下蒸发并烧除；⑤使用安全卫生和对环境污染少且价格便宜。实践中在溶剂的选择上使用混合溶剂非常普遍。这不仅有利于使各种有机成分有更大的适用性，而且因为聚合物在溶剂的最佳混合物中比在任何一种单独液体中更易溶解。其中，“动力学溶剂”（小分子如乙醇）和“热力学溶剂”（酯、酮等）的混合物是最有效的，因为采用它们可以减少必要的溶剂量（过量的溶剂会导致过大的收缩率，从而引起成型坯体的开裂）。一般地，共沸混合溶剂适用于有机黏结剂体系，它们能够提供良好的溶解特性，并且溶剂能以恒定的组分蒸发。非共沸溶剂混合物具有不同的蒸发速率，并能够连续挥发。它们沸患的多样性可以赋予坯体干燥条件的可变性，因此也经常被用作流延浆料的溶剂。
分散剂的分散效果是决定流延制膜成败的关键。陶瓷粉料在流延浆料中的分散均匀性直接影响素坯膜的质量及其烧结特性，从而影响烧结膜的一系列特性。流延法制膜中常用的分散剂按类型有阴离子、阳离子、非离子和两性离子四种。一般说来，阴离子表面活性剂主要用于颗粒表面带正电的中性和弱碱性浆料，而阳离子型表面活性剂主要用于颗粒表面带负电的中性或弱酸性浆料。
黏结剂主要的作用是通过包裹粉料颗粒，自身固化形成三维相互连接的网络骨架，赋予素坯一定的强度和韧性。选择黏结剂需要考虑的因素有：①素坯的厚度；②与所选溶剂的匹配性（要不妨碍溶剂挥发和不产生气泡）；③易于烧除，不留残余物；④要有较低的塑性转变温度，以确保在室温下不发生凝结；⑤考虑所用衬垫材料的性质，要不相黏和易于分离。
塑性剂的加入主要是用来调节塑限温度。由于黏结剂相互交联，使得其塑限温度往往高于室温。这就是说，在室温下黏结剂能够保证素坯的强度，但却不能使素坯具有足够适合于加工的韧性。塑性剂的加入能够调节塑限温度，使其接近或低于室温，提高素坯的韧性。但是，塑性剂的加入同时会降低素坯强度。因此，选择塑性剂要在保证素坯强度的前提下进行。要求所选择的塑性剂含量尽可能少、易烧除、化学和物理性质稳定、便宜、无毒等。
基于以上的原料选择原则选择合适的原料进行流延浆料的制备，典型的浆料配方和工艺流程如表4—8和图4-11所示。
(2)流延成型工艺简介 流延成型自出现以来，不论是在理论方面还是在技术设备上一直都在不断地发展，成型工艺由原来的非水基流延成型工艺发展到现在的水基流延成型I艺以及由此而派生出来的一些新成型工艺，例如流延等静压复合成型工艺、紫外引发聚合物成型工艺和凝胶流延成型工艺。传统工艺的成熟、新工艺的研发使得流延成型工艺得到更加完善的发展，促进了该工艺在陶瓷领域的进一步应用。
①非水基流延成型工艺非水基流延成型即为传统的流延成型法，其成型工克进陶瓷制备工艺艺过程是：将制备好的粉料添加黏结剂、塑性剂、分散剂、溶剂等，然后进行混合均匀。再把浆料放人流延机的料斗中，浆料从料斗下部流至流延机的薄膜载体（传送带）上，用刮刀控制薄膜厚度。已制备的薄膜经过烘干得到膜坯。膜坯连同载体一起卷轴待用，或按照需要进行加工。
目前传统的非水基流延成型已经较为成熟，在陶瓷领域有广泛的应用，如用流延成型制备A12 03陶瓷膜、制备Al\膜、制备YSZ薄膜等。
②水基流延成型工艺 传统的非水基流延成型T艺不足之处在于所使用的有机溶剂具有一定的毒性，使生产条件恶化并造成环境污染，且生产成本较高。此外，由于浆料中有机物含量较高，生坯密度低，易变形开裂。针对上述缺点，人们开始尝试用水基溶剂体系替代有机溶剂体系。水基流延成型I：艺使用水基溶剂替代有机溶剂，因此在流延浆料制备过程中各添加剂的选择上与传统的非水基流延成型工艺不同。由于水分子是极性分子，而黏结剂、塑性剂和分散剂等是有机添加剂，与水分子之间存在相容性的问题，因此在添加剂的选择上，需选择水溶性或者能够在水中形成稳定乳浊液的有机物以确保得到均一稳走的浆料。在保汪浆料稳定悬浮的前提下，尽量少用分散剂；在保征素坯强度和柔韧性的前提下黏结剂和塑性剂等有机物也要尽可能少用。水基流延成型具有价格低廉、无毒性、不易燃等优点，但也存在着诸如溶剂蒸发速度低、黏结剂浓度高、氧键引起陶瓷粉体团聚、浆料对工艺参数变化敏感、坯体干燥易开裂变形等缺陷。
③紫外引发聚合流延成型jI：艺 基于水基流延成型所存在的不足，人们在成型机理上进行了改进。T．Chariier等人应用了紫外引发原位聚合机制，在浆料中加入紫外光敏单体和紫外光聚合引发剂，成型时引发聚合反应，使浆料原位固化达到成型的目的，从而免去了最为复杂、最易导致成型失败的干燥I：艺。紫外引发聚合流延成型所使用的浆料由陶瓷粉料、分散剂、光敏单体以及引发剂组成，经球磨混合后即可用于成型。为了使浆料保持流延成型所需的黏度，可将浆料加热到50℃以上。为了使浆料保持较好的流动性，应选择黏度较低的光敏单体。丙烯酸树脂对紫外光具有较高的敏感性，易于引发光聚合反应。其黏度较低，适合于制备高固相含量的陶瓷浆料，有利于提高素坯密度及强度。制备的陶瓷浆料经过流延成膜后，在一定强度的紫外光照射下，引发剂引发光敏单体发生聚合反应．形成网络结构，将陶瓷颗粒固定其中，结合成具有一定强度的素坯。与传统的流延成型上艺相比，紫外引发聚合流延成型工艺的最大特点是不使用溶剂，因而不需要费时复杂的干燥工序，可避免干燥收缩和开裂现象，提高生产成晶率。该成型T艺的缺点是整个工艺过程需要保持温度在50 C以上进行以保证浆料必要的流动性，给操作带来一定不便。此外，聚合时较高的紫外光强度也会对人体产生危害。
④凝胶流延成型工艺 凝胶流延成型工艺是利用有机单体的聚合原理进行流延成型。该法是将陶瓷粉料分散于含有有机单体和交联剂的水溶液中，制备出低黏度且高固相体积分数的悬浮体，然后加引发剂和催化剂，在一定的温度条件下引发有机单体嚣合，使悬浮体黏度增大，从而导致原位凝固成型，得到具有一定强度、可进行机加工的坯体。凝胶流延成型所使用的浆料由陶瓷粉末、有机单体、交联剂、溶剂、分散剂、塑性剂等组分配制而成。凝胶流延成型工艺的优点在于可以极大地降低浆料中有机物的使用量，提高了浆料的固相含量，从而提高素坯的密度和强度。此外，该工艺还具有污染少、成本低的优点。目前凝胶流延成型r艺已经应
用于研制薄片陶瓷及燃料电池YSZ等陶瓷制品。
⑤流延等静压复合成型工艺 流延等静压复合成型工艺是以非水基和水基流延成型T艺为基础而发展的一种新型成型工艺。流延浆料固相含量低，所制备的素坯相对密度小。虽然通过增大粒径可以提高浆料固含量和素坯密度，但粉体粒子粒径过大，其烧结性能兢会下降。此外，素坯在干燥过程中因溶剂的挥发而在表面和内部留有许多凹坑和孑L洞，使素坯结构疏松。流延素坯厚度较小也决定了它不能采用一些非常规烧结手段（如热压烧结），加上烧结过程中大量有机添加剂的烧除，因此很难获得致密的流延烧结膜材。流延等静压复合成型工艺把流延成型工艺和等静压成型工艺有效地结合起来，即对密度较低但延展性较好的素坯进行等静压二次成型以提高素坯成型密度，从而提高烧结膜材的密度。该成型工艺过程较为简单，易于陶瓷膜的工业化生产。陈铭等人采用流延等静压复合成型I：艺制备了YSZ薄膜，实现了素坯密度提高8% - ll%，烧结体密度提高5% - 10%。
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本文“流延成型工艺介绍”由科众陶瓷编辑整理，修订时间：2015-02-05 11:03:29
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