功能陶瓷用超細BaTiO-,3-粉體的分散性研究及機理探討.pdf

1、BaTiO3基陶瓷由于其特殊的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)而成為一種重要的電子材料，廣泛應(yīng)用于多層陶瓷電容器(MLCCs)、晶界層電容器、正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTCR)、氣敏傳感器、微位移驅(qū)動器等電子元器件的制造。隨著鈦酸鋇粉體顆粒的細微化，其許多特殊優(yōu)異的性能漸漸被發(fā)掘，其應(yīng)用領(lǐng)域也不斷拓寬。為控制顆粒的大小、分布以及粉體的分散性，有必要對鈦酸鋇形成過程中的成核與生長機理進行探討。此外，濕法制粉的團聚現(xiàn)象普遍存在，團聚體的形成使粉體材料失去超細粉體的許

2、多特異性能，因此對鈦酸鋇直接沉淀法制備過程的分散性研究也顯得尤為重要。 本課題首先對直接沉淀法制備鈦酸鋇的成核、生長與形成機理進行了初步的探討。研究認為，鈦酸鋇是在產(chǎn)生吸附或共沉淀以及OH—催化的條件下，靠能量場(輻射熱、超聲場或微波場)為推動力，經(jīng)過擴散、交換而形成的，而不是靠構(gòu)晶離子的過飽和度為推動力，以反應(yīng)自身的中和熱為能源而形成的。在成核機理方面，成核作用主要受鈦的水解所控制，并且是均相成核控制整個成核過程。同時由于H2

3、TiO3晶核的快速生成，誘導(dǎo)了Ba(OH)2晶核的形成。對沉淀微粒的生長，認為存在著兩種可能，其一是H2TiO3膠粒將Ba(OH)2聚集在一起，相當(dāng)于共沉淀；其二是H2TiO3膠粒自身聚集，同時由于帶負電而吸引溶液中的未形成晶核的Ba2+以及BaOH+于團聚體的表面。最后提出了從H2TiO3或Ba(OH)2微粒形成到生成產(chǎn)物鈦酸鋇的機理模型，并對形成過程的幾種可能性進行了分析。 在成核、生長與形成機理研究的基礎(chǔ)上，著重從表面活性

4、劑入手，利用表面活性劑具有良好的吸附與分散效果，尋求影響鈦酸鋇制備的基本規(guī)律。實驗采用SEM、XRD、BET、FT—IR、粒度分析儀等分析手段，探討了表面活性劑的種類、加入量、加入時間、加入方式等因素對產(chǎn)物團聚粒徑與分散性的影響。研究結(jié)果表明，一定用量的不同表面活性劑的使用，對減小顆粒團聚，提高粉體分散性都有一定程度的作用。相對而言，在沉淀反應(yīng)前的TiOCl2水溶液中添加0.5wt％的APG2065，可以明顯改善BaTiO3粉體的分散性

5、，有效抑制硬團聚的產(chǎn)生，獲得顆粒較為均一的超細粉體，效果相對最好。 研究課題嘗試將超聲場引入鈦酸鋇的制備過程，試圖利用超聲波產(chǎn)生的“空化效應(yīng)”改善鈦酸鋇粉體的物理性能。實驗考察了超聲頻率、超聲功率、時間、溫度以及其他因素對鈦酸鋇粉體閉聚粒徑以及分散性的影響。結(jié)果表明，一定條件超聲場的使用可以改善粉體的大小、分布以及粉體的分散性。在本實驗中，超聲頻率45kHz，超聲功率100W，超聲溫度60℃，超聲時間1h，水浴反應(yīng)時間2h的合成