功能陶瓷用超細(xì)BaTiO-,3-粉體的分散性研究及機(jī)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(dòng)器等電子元器件的制造。隨著鈦酸鋇粉體顆粒的細(xì)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(duì)鈦酸鋇形成過程中的成核與生長(zhǎng)機(jī)理進(jìn)行探討。此外，濕法制粉的團(tuán)聚現(xiàn)象普遍存在，團(tuán)聚體的形成使粉體材料失去超細(xì)粉體的許

2、多特異性能，因此對(duì)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(duì)直接沉淀法制備鈦酸鋇的成核、生長(zhǎng)與形成機(jī)理進(jìn)行了初步的探討。研究認(rèn)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(chǎng)(輻射熱、超聲場(chǎng)或微波場(chǎng))為推動(dòng)力，經(jīng)過擴(kuò)散、交換而形成的，而不是靠構(gòu)晶離子的過飽和度為推動(dòng)力，以反應(yīng)自身的中和熱為能源而形成的。在成核機(jī)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(gè)成核過程。同時(shí)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(duì)沉淀微粒的生長(zhǎng)，認(rèn)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(shí)由于帶負(fù)電而吸引溶液中的未形成晶核的Ba2+以及BaOH+于團(tuán)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(jī)理模型，并對(duì)形成過程的幾種可能性進(jìn)行了分析。 在成核、生長(zhǎng)與形成機(jī)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(shí)驗(yàn)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(shí)間、加入方式等因素對(duì)產(chǎn)物團(tuán)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(duì)減小顆粒團(tuán)聚，提高粉體分散性都有一定程度的作用。相對(duì)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(tuán)聚的產(chǎn)生，獲得顆粒較為均一的超細(xì)粉體，效果相對(duì)最好。 研究課題嘗試將超聲場(chǎng)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(shí)驗(yàn)考察了超聲頻率、超聲功率、時(shí)間、溫度以及其他因素對(duì)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(chǎng)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(shí)驗(yàn)中，超聲頻率45kHz，超聲功率100W，超聲溫度60℃，超聲時(shí)間1h，水浴反應(yīng)時(shí)間2h的合成