電子陶瓷材料通常為多組份配方的材料體系，在生產過程中需要進行兩次干燥工序，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、節能高效的優點，能耗下降幅度可高達70%以上，目前微波干燥工藝在電子陶瓷粉體干燥領域日益受到重視并得到快速發展。

圖1  隧道式微波干燥爐

一、微波干燥的原理及特點

1、微波干燥原理

微波干燥是微波通過與產品直接相互作用將電磁能在瞬間轉化為熱能，實現對產品的快速脫水干燥的過程。微波是頻率在300MHz~300GHz的電磁波，被加熱介質物料中的水分子是極性分子，在快速變化的高頻電磁場作用下，其極性取向將隨著外電場的變化而變化，造成分子的運動和相互磨擦效應。此時微波場的場能轉化為介質內的熱能，使物料溫度升高，產生熱化和膨化等一系列物化過程而達到微波加熱干燥的目的。

工業上常用的微波干燥設備的微波頻率主要是2450MHz和915MHz兩種。 所以當微波的頻率為2450MHz時，這些極性分子就會在電磁場的作用下擺動24.5億次/秒，并發生劇烈的碰撞和摩擦，從而發生劇烈的熱效應，即微波能轉化成了介質的熱能。

2、隧道式微波干燥爐工作原理

隧道式微波干燥爐實現了微波能的工業化應用。設備運行時，物料由傳送帶載入微波加熱箱，當物料行進到哪個箱體，則依次開啟相應箱體的微波加熱控制開關，此時，由“微波發生器”產生微波，經饋能裝置輸入“微波加熱箱”中，此時物料中的水分在微波能的作用下蒸發，通過排濕系統排到加熱器外面而達到干燥的目的。

圖2  隧道式微波干燥爐工作基本原理

溫控系統包括：磁控管超溫報警系統，監控磁控管冷卻水是否正常；加熱箱體內安裝有紅外感應探頭，探測到物料超溫將自動關閉部分磁控管，減少微波功率， 從而實現微波功率的動態在線調節。

3、微波干燥的特點

微波干燥具有加熱迅速、加熱均勻、節能環保、工藝先進、易控制等特點。

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

（2）微波干燥的單耗極低， 節能效果顯著。

二、微波干燥工藝摸索

1、要不要承載容器

電子陶瓷粉體經濕法分散成固含量為50%的料漿，流動性像水一樣，無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鍵。

研究者分別采用不銹鋼盤、陶瓷盤、玻璃盤、砂鍋煲、瓷碗、塑料盤、自制PP盤等，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，結果出現： 不銹鋼盤打火、 陶瓷盤過重、玻璃盤炸裂、塑料盤燃燒等問題，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的問題，但首先要解決掉漿料流動性的問題，有兩種方案：使用有增加空間位阻效應、增稠效果的分散劑和提高固含量。 生產中可以采用分散劑，同時提高固含量至70%，料漿可堆積高度達到10厘米，形態如膏狀，人工上料到傳送帶上，不會像水一樣到處流動。

為保證上料均勻、裝載量穩定性，可以設計一種能干自動上下料的裝置，實現料漿在傳送帶上自動均勻涂布、裝載定量可重復，在恒定的傳送帶速下調節合適的供料速度、厚度，即穩定了進料量，在此基礎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行加熱，電磁波的穿透深度對微波加熱至關重要。如果微波穿透深度過低， 微波將被限制于物料表面而不能達到均勻加熱的效果。微波穿透深度與介電常數和損耗成反比關系，即當介電常數和損耗越大，微波在物料中的穿透深度越低。

選擇適當的物料鋪展厚度，不僅有利于微波能的充分利用，同時能使物料均勻加熱。在微波干燥電子陶瓷材料批量化生產時，要考慮微波穿透深度，干燥過程中， 物料厚度不應該大于微波穿透厚度的1~2倍，否則將產生不均勻加熱。

例如如對于含量70%的Y5V電子陶瓷漿料的微波穿透實際深度為2~75px，建議物料鋪展厚度為75px。同時產品不同，介電常數不同，厚度不同，介電常數為30的NPO高頻瓷料的適宜的鋪展厚度為50px。

三、微波干燥設備制造商的幾點建議

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

（2）微波傳送帶易偏移： 雖然很多廠家擁有自動調偏技術，但大都不過關；

（3）設備不能連續運行：建議提高整機運行的穩定性，降低故障率。

參考文獻：

1、曾令可，方海鑫，王慧等，微波加熱技術在陶瓷坯體干燥上的應用，干燥技術與設備。

2、羅民華，曾令可，黃浪歡，微波加熱技術應用于陶瓷行業需要解決的幾個問題，陶瓷學報。

作者：樂心