高價B位摻雜鈦酸鋇基陶瓷的合成及其介電性能研究.pdf

1、BaTiO3具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，由于其特殊的介電、壓電、電致伸縮、電光性質(zhì)以及相應(yīng)的電子學(xué)應(yīng)用備受關(guān)注，主要用作多層陶瓷電容器(MLCC)的基質(zhì)材料，而Y5V多層陶瓷電容器具有較高的電容量，可疊層最多，因而市場發(fā)展?jié)摿^大。BaTiO3粉體的制備方法以及摻雜改性是電子陶瓷材料重要研究內(nèi)容。在眾多軟化學(xué)法中，溶膠.自蔓延燃燒法和溶膠.凝膠法因化學(xué)成份均勻性好、純度高、顆粒細、反應(yīng)溫度低，可容納不溶性組份或不沉淀組份等優(yōu)點而得到廣泛的研究和應(yīng)用

2、。本論文以B位摻雜鈦酸鋇基陶瓷的制備和表征作為研究內(nèi)容，以油酸作表面活性劑，采用溶膠-自蔓延燃燒法或溶膠-凝膠法制備分散性較好的B位摻雜改性的BaTiO3基納米粉體及陶瓷，主要研究摻雜物的用量和制備工藝等對鈦酸鋇基納米粉體和陶瓷的相組成、顯微結(jié)構(gòu)和介電性能的影響規(guī)律，以獲得滿足國際EIA規(guī)定的Y5V標(biāo)準(zhǔn)的鈦酸鋇基陶瓷的配方和工藝。主要研究內(nèi)容如下： 1、以鈦和鋇的檸檬酸鹽和硝酸鹽為原料，采用溶膠.自蔓延燃燒法制備摻鈮鈦酸鋇納米粉

3、體及其陶瓷。摻鈮鈦酸鋇納米粉體主要為立方相；當(dāng)鈮摻雜量增加到5.0mol％時，有Ba6TivO40相生成；燒結(jié)后陶瓷主要相組成為四方相；合適的摻雜量和燒結(jié)條件分別為1.0mol％和1250℃/2h，所得陶瓷具有較高的介電常數(shù)(5539)和較小的介電損耗(0.008)。 2、以油酸為表面活性劑，采用溶膠-凝膠法制備摻銀量為1.0mol％的鈦酸鋇基納米粉體(53 nm)，其主要相組成為立方相，經(jīng)燒結(jié)后全部轉(zhuǎn)化為四方相陶瓷。當(dāng)[Ti(

4、OBu)4]/[OA]比為1:1時所得粉體粒徑尺寸分布較均勻、分散性較好。當(dāng)[Ti(OBu)4]/[OA]比為1:1時，在900℃/2h預(yù)燒和1280℃/2h燒結(jié)得到致密的鈦酸鋇基陶瓷，其相對密度達到98.5％，室溫介電常數(shù)高達7669，介電損耗僅為0.027。 3、以二月桂酸丁基錫作為錫源，采用溶膠-凝膠法制備摻錫鈦酸鋇納米粉體及其陶瓷。在1000℃/2h預(yù)燒的摻錫鈦酸鋇粉體為立方相，且為完全取代的固溶體。合適的預(yù)燒和燒結(jié)條件

5、分別為1000℃，2 h和1350℃/2 h時，所得陶瓷晶粒較小且致密性較好。隨摻錫量的增大，介電常數(shù)呈先增大后減小的趨勢，居里點向低溫方向移動。當(dāng)摻錫量為0.05mol％時，陶瓷的室溫介電常數(shù)高達19235，介電損耗僅為0.042。在BaSnxTi1-xO3體系中，以BaS 0.05Ti0.95O3和BaS 0.20Ti0.80O3分別為高居里溫度組元和低居里溫度組元，通過選擇合適組成的高低溫組元比例和燒結(jié)條件(1300℃/2h)，采

6、用混合燒結(jié)法獲得介電溫度穩(wěn)定性較好的兩相共存復(fù)相陶瓷。 4、采用Sol-Gel法制備錫、鋯、稀土以及助燒劑鋁硅氧化物等多組份摻雜的鈦酸鋇基納米粉體及其陶瓷。研究結(jié)果表明，當(dāng)摻釔量為0.07 mol％時，鈦酸鋇基陶瓷的介電溫度穩(wěn)定性較好。隨摻鋯量的增大，居里峰移向低溫方向并展寬，介電常數(shù)呈先增大后減小的趨勢；當(dāng)摻鋯量為0.11mol％的BaTiOs基陶瓷室溫介電常數(shù)可高達5869，介電損耗僅為0.041。當(dāng)摻錫量小于0.085m