Zn-B-Si-O納米復(fù)合物助燒劑及其摻雜鈦酸鋇基介電陶瓷的制備與表征.pdf

1、鈦酸鋇是典型的鐵電體，是電子陶瓷中使用最廣泛的材料之一，被譽(yù)為“電子陶瓷工業(yè)的支柱”。鈦酸鋇基多層陶瓷電容器(MLCC)具有體積小，容量大，可靠性好，介電常數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，是眾多的電子元件中應(yīng)用最廣泛者之一。由于BaTiO3的燒結(jié)溫度過高，使MLCC只能使用鈀、鉑等高熔點(diǎn)、難氧化的貴金屬作為電極材料，導(dǎo)致設(shè)備和材料的成本大大提高。低熔點(diǎn)玻璃被廣泛的應(yīng)用于BaTiO3基陶瓷的低溫?zé)Y(jié)。但由于玻璃熔制溫度較高，使某些組分揮發(fā)(如B2O3)，造成

2、成分偏離。而且由于制備的玻璃粉顆粒較大，使其和陶瓷粉體不能混合均勻，在燒結(jié)過程中易出現(xiàn)橋跨現(xiàn)象，導(dǎo)致陶瓷晶粒異常長(zhǎng)大，氣孔增多，密度減小，性能惡化。本文采用sol—gel法制備Zn—B—Si—O(ZBSO)納米復(fù)合物助燒劑，通過添加助燒劑制備了低溫?zé)Y(jié)BaTiO3陶瓷，并制備了BaTiO3基復(fù)相陶瓷和中溫?zé)Y(jié)的高介X7R型BaTiO3基瓷料。 1．采用sol—gel法和氧化物熔融法分別制備了ZBSO納米復(fù)合物和ZBSO玻璃助燒劑

3、，并且比較了兩種助燒劑分別對(duì)鈦酸鋇陶瓷的助燒效果。研究表明：隨著煅燒溫度的提高，ZBSO納米復(fù)合物粉體粒徑先減小后增大，而且陶瓷中出現(xiàn)ZnSiO3相；隨著溶膠的pH值增大，成膠速率加快，粉體的平均粒徑增大。當(dāng)溶膠的pH為2，煅燒溫度為400℃時(shí)制備的ZBSO復(fù)合物粉體粒徑最小(30nm)且分散均勻。摻雜ZBSO納米復(fù)合物助燒劑的陶瓷比摻雜ZBSO玻璃的陶瓷具有更高地介電常數(shù)和更低的介電損耗。 2．制備了ZBSO玻璃租ZBSO納米

4、助燒劑摻雜純鈦酸鋇陶瓷。研究了納米助燒劑的煅燒溫度、助燒劑的用量以及陶瓷的燒結(jié)溫度對(duì)陶瓷相組成、微觀形貌和介電性能的影響。ZBSO納米助燒劑在各方面的性能均優(yōu)于ZBSO玻璃粉。采用納米級(jí)ZBSO助燒劑可以有效的降低BaTiO3的燒結(jié)溫度，而且還可以減少助燒劑的用量和陶瓷的氣孔率，增強(qiáng)陶瓷的致密性，提高其介電常數(shù)。隨著ZBSO助燒劑用量的增加陶瓷的致密性增強(qiáng)，介電常數(shù)表現(xiàn)為先增大后減小的趨勢(shì)。隨著燒結(jié)溫度的提高，陶瓷的致密性增強(qiáng)。室溫介電

5、常數(shù)明顯增大。1240℃/6h燒結(jié)的陶瓷樣品室溫介電常數(shù)達(dá)到4000左右。 3．通過添加ZBSO納米復(fù)合物助燒劑，在較低溫度下燒結(jié)得到BaTiO3和Nb2O5、Co2O3、Nd2O3摻雜BaTiO3復(fù)相陶瓷；通過XRD、SEM和TEM等測(cè)試手段對(duì)粉體或其陶瓷進(jìn)行了表征，并測(cè)試了陶瓷的介電性能。研究了高低溫組元的配比，助燒劑的用量對(duì)陶瓷相組成，微觀形貌和介電性能的影響。結(jié)果表明：隨著高低溫組元配比的改變，陶瓷的兩相固有的介電峰的高

6、低也在相應(yīng)變化；增加助燒劑的用量有助于陶瓷晶粒的生長(zhǎng)，可以使陶瓷的氣孔減少，致密度提高；當(dāng)兩相的配比為0.83BT～0.17BTNCN時(shí)，添加ZBSO助燒劑于1200℃燒結(jié)6h得到滿足X7R特性的BaTiO3基復(fù)相陶。 4.制備了ZBSO納米復(fù)合物助燒劑以及改性劑Nb2O5、Co2O3、Nd2O3復(fù)合摻雜的X7R型BaTiO3基陶瓷，研究了助燒劑的用量和燒結(jié)溫度對(duì)陶瓷相組成、微觀形貌和介電性能的影響。研究表明：當(dāng)助燒劑的用量太少