【新技術】微波窯爐與陶瓷產品微波燒成技術介紹

在「敏感件」的選擇上，不同耐火等級的氧化鋁、碳化矽、矽/碳化矽、碳/石墨、氧化鋯和二矽化鉬都已被證明是有效的熱源，容易吸收電磁輻射，只是接收的頻率範圍不同而已。氧化鋁和氧化鋯在較高的微波頻率表現出更好的性能，而碳化物在較低的射頻範圍做得更好。一個特定的氧化鋁「敏感件」非常耐用，這一點已在每分鐘超過50℃提升的加熱速率測試中得到了驗證。而工業電源可用的頻率是450千赫、2.5-5兆赫、915兆赫和2450兆赫。

在微波加工過程中，典型的熱電偶式或接觸式敏感件在溫度傳感和控制上已被證明是無效的。許多早期的研究工作由於使用了熱電偶敏感件而導致了對實驗結果的錯誤解讀。新的設備必須使用紅外高溫計或低成本紅外熱電偶測溫儀。溫度傳感必須集中在被加熱的材料上，而不是測量周圍環境的溫度，以防止材料開始利用微波能量自我加熱時造成溫度測量偏差。在傳統的溫度傳感設計上，重點是測量和保持爐膛內的溫度，並依靠對流或輻射來加熱材料。而在微波加工過程中，我們不太關心窯爐內溫度，但需要更加密切監測材料的局部變化。

隔熱材料的選擇仍然非常重要，無論是使用纖維材料還是耐火磚，某些材料會吸收電磁輻射，另一些會對微波「穿透」。另一個要注意的是材料的幾何形狀，它關係到材料的燒成，並將對窯爐的設計以及「敏感件」最佳形狀和安裝位置有重要影響。

為了最優化的設計，被加工的材料性質、生產速率、粉料及結構緊湊程度、材料在電磁場中的表現都需要被考慮。一些材料一旦開始增加燒結密度，就會表現出溫度失控的狀態。材料的密度增加也會造成材料電磁敏感性的變化，這滋生了新的變量，並且非常難控制。在許多情況下，被加工的材料或粉料具有接收電磁輻射的能力，可能更像是障礙而不是幫助。

如果我們僅僅依賴材料接收電磁輻射的能力，保持產品的穩定性也將變得非常困難。在陶瓷的微波加工過程中，被加工的材料往往可以保持穩定，但在質量和幾何形狀上會發生變化，而每一種變化都需要調整不同的微波處理參數。由於這些原因，微波系統設計的關鍵在於用已知的「敏感件」去創造一個穩定的熱環境，在這個環境中，加工過程對材料質量、形狀、電磁敏感度等因素的影響可以被降到最低。在這樣的條件下，才能夠建立起適合微波工藝的配方，使自動化批量生產相同質量的產品成為可能。而相比之下，在目前所使用的電阻式加熱窯爐中，更大的燒成區域和變化的溫度，就可能製造出更多不同的燒結條件。

根據所設計的系統，大約有十幾種不同的材料被使用，一些是微波「反射」的，一些能夠吸收能量，另一些則是「穿透」的。目前，行業實現了在一個可擴展的且受控的加工環境中，材料溫度可以實現>1500℃，利用的微波能量在245GHz。