電子陶瓷材料通常為多組份配方的材料體系，在生產(chǎn)過(guò)程中需要進(jìn)行兩次干燥工序，干燥占到其制造成本的45%以上。微波干燥具有快速升溫、加熱均勻、節(jié)能高效的優(yōu)點(diǎn)，能耗下降幅度可高達(dá)70%以上，目前微波干燥工藝在電子陶瓷粉體干燥領(lǐng)域日益受到重視并得到快速發(fā)展。

圖1  隧道式微波干燥爐

一、微波干燥的原理及特點(diǎn)

1、微波干燥原理

微波干燥是微波通過(guò)與產(chǎn)品直接相互作用將電磁能在瞬間轉(zhuǎn)化為熱能，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品的快速脫水干燥的過(guò)程。微波是頻率在300MHz~300GHz的電磁波，被加熱介質(zhì)物料中的水分子是極性分子，在快速變化的高頻電磁場(chǎng)作用下，其極性取向?qū)㈦S著外電場(chǎng)的變化而變化，造成分子的運(yùn)動(dòng)和相互磨擦效應(yīng)。此時(shí)微波場(chǎng)的場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi)的熱能，使物料溫度升高，產(chǎn)生熱化和膨化等一系列物化過(guò)程而達(dá)到微波加熱干燥的目的。

工業(yè)上常用的微波干燥設(shè)備的微波頻率主要是2450MHz和915MHz兩種。 所以當(dāng)微波的頻率為2450MHz時(shí)，這些極性分子就會(huì)在電磁場(chǎng)的作用下擺動(dòng)24.5億次/秒，并發(fā)生劇烈的碰撞和摩擦，從而發(fā)生劇烈的熱效應(yīng)，即微波能轉(zhuǎn)化成了介質(zhì)的熱能。

2、隧道式微波干燥爐工作原理

隧道式微波干燥爐實(shí)現(xiàn)了微波能的工業(yè)化應(yīng)用。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，物料由傳送帶載入微波加熱箱，當(dāng)物料行進(jìn)到哪個(gè)箱體，則依次開(kāi)啟相應(yīng)箱體的微波加熱控制開(kāi)關(guān)，此時(shí)，由“微波發(fā)生器”產(chǎn)生微波，經(jīng)饋能裝置輸入“微波加熱箱”中，此時(shí)物料中的水分在微波能的作用下蒸發(fā)，通過(guò)排濕系統(tǒng)排到加熱器外面而達(dá)到干燥的目的。

圖2  隧道式微波干燥爐工作基本原理

溫控系統(tǒng)包括：磁控管超溫報(bào)警系統(tǒng)，監(jiān)控磁控管冷卻水是否正常；加熱箱體內(nèi)安裝有紅外感應(yīng)探頭，探測(cè)到物料超溫將自動(dòng)關(guān)閉部分磁控管，減少微波功率， 從而實(shí)現(xiàn)微波功率的動(dòng)態(tài)在線(xiàn)調(diào)節(jié)。

3、微波干燥的特點(diǎn)

微波干燥具有加熱迅速、加熱均勻、節(jié)能環(huán)保、工藝先進(jìn)、易控制等特點(diǎn)。

（1） 微波干燥電子陶瓷粉體，可直接鋪陳于傳送帶上，直接進(jìn)入微波箱干燥，工藝簡(jiǎn)便快捷。

（2）微波干燥的單耗極低， 節(jié)能效果顯著。

二、微波干燥工藝摸索

1、要不要承載容器

電子陶瓷粉體經(jīng)濕法分散成固含量為50%的料漿，流動(dòng)性像水一樣，無(wú)法均勻鋪展在傳送帶上，因此，選用合適的容器成為微波干燥工藝能否可行的關(guān)鍵。

研究者分別采用不銹鋼盤(pán)、陶瓷盤(pán)、玻璃盤(pán)、砂鍋煲、瓷碗、塑料盤(pán)、自制PP盤(pán)等，用以上容器裝載電子陶瓷瓷粉料漿，放于傳送帶上，依次試驗(yàn)，結(jié)果出現(xiàn)： 不銹鋼盤(pán)打火、 陶瓷盤(pán)過(guò)重、玻璃盤(pán)炸裂、塑料盤(pán)燃燒等問(wèn)題，而且容器盛料還存在人工上料均勻性差、容器吸波耗能等問(wèn)題，因此，用容器盛料不可行。

直接用傳送帶載料可以解決以上容器帶來(lái)的問(wèn)題，但首先要解決掉漿料流動(dòng)性的問(wèn)題，有兩種方案：使用有增加空間位阻效應(yīng)、增稠效果的分散劑和提高固含量。 生產(chǎn)中可以采用分散劑，同時(shí)提高固含量至70%，料漿可堆積高度達(dá)到10厘米，形態(tài)如膏狀，人工上料到傳送帶上，不會(huì)像水一樣到處流動(dòng)。

為保證上料均勻、裝載量穩(wěn)定性，可以設(shè)計(jì)一種能干自動(dòng)上下料的裝置，實(shí)現(xiàn)料漿在傳送帶上自動(dòng)均勻涂布、裝載定量可重復(fù)，在恒定的傳送帶速下調(diào)節(jié)合適的供料速度、厚度，即穩(wěn)定了進(jìn)料量，在此基礎(chǔ)上匹配合適的微波功率，最終保證了物料的均勻干燥。

圖3  自動(dòng)上下料裝置

2、如何確定電子陶瓷料漿鋪展厚度

微波作為一種電磁能進(jìn)行加熱，電磁波的穿透深度對(duì)微波加熱至關(guān)重要。如果微波穿透深度過(guò)低， 微波將被限制于物料表面而不能達(dá)到均勻加熱的效果。微波穿透深度與介電常數(shù)和損耗成反比關(guān)系，即當(dāng)介電常數(shù)和損耗越大，微波在物料中的穿透深度越低。

選擇適當(dāng)?shù)奈锪箱佌购穸?，不僅有利于微波能的充分利用，同時(shí)能使物料均勻加熱。在微波干燥電子陶瓷材料批量化生產(chǎn)時(shí)，要考慮微波穿透深度，干燥過(guò)程中， 物料厚度不應(yīng)該大于微波穿透厚度的1~2倍，否則將產(chǎn)生不均勻加熱。

例如如對(duì)于含量70%的Y5V電子陶瓷漿料的微波穿透實(shí)際深度為2~75px，建議物料鋪展厚度為75px。同時(shí)產(chǎn)品不同，介電常數(shù)不同，厚度不同，介電常數(shù)為30的NPO高頻瓷料的適宜的鋪展厚度為50px。

三、微波干燥設(shè)備制造商的幾點(diǎn)建議

（1）水分： 建議在抑制器段后增加紅外輔助加熱箱， 以達(dá)到客戶(hù)對(duì)瓷粉水分的要求；

（2）微波傳送帶易偏移： 雖然很多廠家擁有自動(dòng)調(diào)偏技術(shù)，但大都不過(guò)關(guān)；

（3）設(shè)備不能連續(xù)運(yùn)行：建議提高整機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，降低故障率。

參考文獻(xiàn)：

1、曾令可，方海鑫，王慧等，微波加熱技術(shù)在陶瓷坯體干燥上的應(yīng)用，干燥技術(shù)與設(shè)備。

2、羅民華，曾令可，黃浪歡，微波加熱技術(shù)應(yīng)用于陶瓷行業(yè)需要解決的幾個(gè)問(wèn)題，陶瓷學(xué)報(bào)。

作者：樂(lè)心