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認(rèn)識(shí)電子陶瓷用鈦酸鋇陶瓷粉體 |
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鈦酸鋇(BaTiO3)是鈦酸鹽系電子陶瓷的主要原料,作為一種鐵電材料,以其優(yōu)異的介電性能,廣泛應(yīng)用于多層陶瓷電容器、聲納、紅外輻射探測、晶界陶瓷電容器、正溫度系數(shù)熱敏陶瓷等,具有廣闊的應(yīng)用前景,被譽(yù)為電子陶瓷的支柱。隨著電子設(shè)備及其元器件的小型、輕量、可靠和薄型化的發(fā)展,使得對高純超細(xì)鈦酸鋇粉體的要求越來越迫切。 一、鈦酸鋇概述 鈦酸鋇是一致性熔融化合物,其熔點(diǎn)為1618℃。具有五種結(jié)晶變型:六方晶型、立方晶型、四方晶型、正方晶型、三方晶型;室溫下以正方晶型穩(wěn)定。
BaCO3+ TiO2 → BaTiO3+ CO2 固相法優(yōu)點(diǎn)是:工藝簡單成熟,設(shè)備可靠,原料價(jià)格便宜。 缺點(diǎn)是:制備的粉體化學(xué)成分不均勻、易團(tuán)聚、粒徑粗;粉體純度低,而且反應(yīng)在高溫下進(jìn)行,能耗也較大。
2.1 水熱合成法 BaTiO3粉體的水熱合成法是指把含鋇和鈦的前驅(qū)體,一般為氫氧化鋇和水合氧化鈦水漿體,置于一定溫度和壓力的容器中,在水熱條件下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),經(jīng)過一定時(shí)間,在水熱介質(zhì)中直接生成BaTiO3粉體。 目前,國內(nèi)中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所以氯化鋇、四氯化鈦為原料,在240℃下,經(jīng)12h水熱合成得到四方相鈦酸鋇納米粉體。在原料鋇鈦比為1:6的情況下,首先將氯化鋇用蒸餾水溶解配成一定濃度的溶液,然后與一定量的四氯化鈦混合,并加入過量的氫氧化鈉,混合均勻后置于內(nèi)襯為四氟乙烯的高壓不銹鋼反應(yīng)釜內(nèi),密閉升溫反應(yīng)一段時(shí)間后,將所得沉淀物進(jìn)行過濾、洗滌,直至沒有Cl-檢出,然后將沉淀于80℃下干燥后,制得鈦酸鋇粉體。 水熱法優(yōu)點(diǎn)是:(1)制備的粉體晶粒發(fā)育完整,粒度分布均勻,顆粒之間少團(tuán)聚。 (2)可以得到理想化學(xué)計(jì)量組成的材料,其顆粒度可控. (3)原料較便宜,生產(chǎn)成本低。 (4)粉體后續(xù)處理無須煅燒,可以直接用于加工成型,避免了在煅燒過程中晶粒的團(tuán)聚長大和容易混入雜質(zhì)等缺點(diǎn)。 缺點(diǎn)是: (1)反應(yīng)環(huán)境條件苛刻,導(dǎo)致成本過高。 (2)固-液反應(yīng)缺乏熱力學(xué)數(shù)據(jù),同時(shí)存在氯鹽所引起的腐蝕問題。 綜上,如果水熱法能夠解決以上存在的問題,能解決以上問題, 水熱法的應(yīng)用前景將會(huì)十分廣闊。 |