与干压相比，冷等静压（CIP）在铜钛酸钙（CaCu3Ti4O12, CCTO）方面的首要技术优势在于施加了均匀、全向的压力。 干压由于与模壁的摩擦会产生密度梯度，而 CIP 则利用液体介质从各个方向均匀压缩生坯。此过程消除了内部应力集中，最大限度地减少了孔隙率，并确保了最终烧结陶瓷实现卓越介电性能所需的结构均匀性。
核心要点 通过用各向同性的液压压缩取代干压的单轴力，CIP 消除了导致翘曲和电气性能不一致的密度变化。对于 CCTO 陶瓷，这可以实现干压无法达到的均匀晶粒结构和高密度。
消除密度梯度
干压的局限性
在传统的干压中，压力沿一个方向（单轴）或两个方向（双轴）施加。当粉末被压缩时，模具摩擦会产生对模具壁的显著阻力。
这种摩擦阻止了压力在整个粉末床中均匀传递。因此，由此产生的生坯通常存在密度梯度，即边缘和角落的密度与中心不同。
CIP 解决方案：全向压力
CIP 通过将粉末置于浸入液体介质中的柔性模具中，完全克服了摩擦问题。
当对流体施加压力时，它会等静地传递——即同时从各个方向施加相等的力。这确保了 CCTO 生坯的每个部分都承受完全相同的压缩力，无论其几何形状如何。
一致的颗粒排列
由于压力均匀，CCTO 颗粒的重新排列在材料的整个体积内是一致的。这形成了一种“紧密”的排列，干压难以复制，从而有效地消除了导致后续工艺缺陷的内部应力集中。
优化微观结构和完整性
减少内部孔隙率
CIP 的各向同性压缩显著减少了颗粒之间的空隙空间。
通过最初实现更高的生坯密度，该工艺最大限度地减少了微孔的存在。这对于 CCTO 至关重要，因为残留的孔隙率会严重降低材料的介电常数和击穿强度。
防止烧结缺陷
生坯中的密度梯度不可避免地会导致高温烧结阶段收缩不均匀。
由于 CIP 产生的生坯密度均匀，因此烧制过程中的收缩也是均匀的。这有效地防止了当陶瓷不同部分以不同速率致密化时发生的常见缺陷，例如翘曲、变形和开裂。
均匀的晶粒结构
烧结微观结构的质量取决于生坯的质量。CIP 提供的均匀性有利于烧结过程中的均匀晶粒生长。
对于依赖特定晶界特性来实现其巨大介电性能的 CCTO 而言，这种结构均匀性对于可靠的性能至关重要。
了解权衡
形状精度和后处理
虽然 CIP 提供了卓越的内部结构，但它缺乏干压的净形精度。由于柔性模具会变形，CIP 成型件的表面通常不规则。
这通常需要生坯加工——在烧结前对压缩后的粉末进行成型——与刚性干压的“压制-烧结”能力相比，这增加了制造流程的一个步骤。
生产速度与质量
CIP 通常是一种批次工艺，比自动化干压速度慢且更复杂。
干压针对高产量、低成本生产进行了优化，其中轻微的密度变化是可以接受的。CIP 是质量优先于速度的投资，当材料性能是关键成功因素时，CIP 被优先考虑。
为您的目标做出正确选择
要确定您的 CCTO 应用是否需要 CIP，请评估您的具体要求：
- 如果您的主要关注点是高性能电子产品： 选择 CIP 以确保最大密度、均匀的介电性能以及无内部裂纹。
- 如果您的主要关注点是大批量生产： 如果组件几何形状简单且电气公差允许轻微密度变化，请继续使用干压。
最终，对于介电一致性至关重要的 CCTO 陶瓷，CIP 是确保材料充分发挥其潜力的技术上更优越的方法。
总结表：
| 特性 | 干压 | 冷等静压（CIP） |
|---|---|---|
| 压力方向 | 单轴或双轴 | 全向（等静） |
| 密度均匀性 | 低（基于摩擦的梯度） | 高（贯穿均匀） |
| 内部孔隙率 | 较高 | 显著降低 |
| 烧结缺陷 | 有翘曲/开裂风险 | 收缩均匀；缺陷最小 |
| 生产重点 | 大批量；简单形状 | 高性能；结构完整性 |
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参考文献
- Jie Li, Zhao Xian Xiong. Preparation and Characterization of CaCu<sub>3</sub>Ti<sub>4</sub>O<sub>12</sub> Ceramics by Cold Isostatic Press Forming. DOI: 10.4028/www.scientific.net/kem.368-372.123
本文还参考了以下技术资料 Kintek Press 知识库 .
