酸钡粉体的表面包覆与电子陶瓷改性
第３４卷第７期２００６年７月
华南理工大学学报（自然科学版）
ＪｏｕｍａｌｏｆＳｏｕｍＣｈｉｎａＵｎｉＶｅｒｓｉ哆ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）
Ｖ０１．３４Ｎｏ．７
Ｊｕｌｙ２００６
文章编号：１０００－５６５ｘ（２００６）０７?０００ｌ?０６
钛酸钡粉体的表面包覆与电子陶瓷改性米
庄志强苏滔珑刘波盘耀东刘勇王歆
（华南理工大学材料科学与工程学院，广东广州５１０６４０）
摘要：为实现改性杂质与钛酸钡粉体的均匀混合，达到对材料微结构、相结构和电学特性的准确控制，对水热纳米晶钛酸钡粉体进行了改性杂质的非均匀形核表面淀积包覆．文中利用包覆Ｙ（ＯＨ），后的钛酸钡粉体在水中的毛细管浸润性得到改善、以及两种工艺方法制备的粉体在液一固分离离?心过程中离心转速对液一固分离率的影响，判断Ｙ（ＯＨ），对钛酸钡粉体的包覆效果；探讨了掺杂工艺对Ｙ掺杂钛酸钡陶瓷半导化和室温电阻率的。影响，以及用非均匀形核表面淀积包覆工艺制备的陶瓷胛ｃＲ和细晶介质陶瓷的性质．润湿性实验显示，利用表面淀积包覆工艺确实能获得良好的包覆效果．
关键词：钛酸钡；粉体；表面包覆；电子陶瓷；非均匀形核；毛细管浸润性；半导体；电介质．中图分类号：ＴＱ１７４文献标识码：Ａ
钛酸钡（ＢａＴｉＯ，，简记为ＢＴ）已被广泛应用于研究和发展各种电子陶瓷元器件．电子陶瓷的性能主要取决于其化学组成、相结构与微结构．它们与制备工艺有着十分密切的关系．随着科学技术的进步和对电子元器件的微小型化、集成化、多功能化和绿色化的要求，人们一直在变革和发明新的电子陶瓷制备工艺和技术，达到对材料的组成、相结构和微结构的准确控制，从而达到对材料性能的“剪裁”目的．与氧化物固相反应法比较，由于粉体表面包覆工艺的独到之处，在结构陶瓷的研究与应用方面，粉体表面包覆的研究一直在进行中¨引．但是，电子功能材料组成比较复杂，结构精确控制比较困难，因此电子陶瓷制造工艺一直以来以氧化物固相反应法为主，非均匀形核表面淀积包覆工艺在发展功能材料方面的应用做得很少，尤其在可溶性Ｎｂ盐溶液制备和仓储比较困难的情况下更是如此．液相淀积表面包覆工艺过程中发生的物理和化学过程比较复杂，其机理尚须深人研究，特别是有关包覆效果的验证方法和工艺的控制也需要深入研究与发展．
收稿日期：２００６、０４—０６
＊基金项目：广东省自然科学基金资助项目（０２０９５１）
作者简介：庄志强（１９４５．），男，教授，博士生导师，主要从事信息功能材料与元器件设计和制造的研究．Ｅ—ｍａｉｌ：ｔｓｚｈｕａｎｇ（罾ｓｃｕｔ．ｅｄｕ．ｃｎ
本研究基于商用水热纳米晶ＢＴ粉体主晶相材料，以可溶性无机盐，例如新鲜制备草酸铌、其它金属元素硝酸盐、硅酸钠或者醇化正硅酸乙酯为改性杂质金属离子源，采用非均匀形核表面淀积包覆方法（简称为表面淀积包覆工艺）在水热ＢＴ纳米晶粉体表面淀积改性金属元素，例如Ｙ，Ｌａ，Ｎｂ，ｃｏ，ｚｎ，Ｍｇ，ｓｉ，Ｍｎ等的氧化物或者它们的水合物，以图达到改性杂质氧化物与ＢＴ水热粉体在纳米水平上的均匀混合，实现对陶瓷化学组成、相结构与微结构的准确控制，从而达到对电子陶瓷性能的设计、“剪裁”．文中还探讨了表面淀积包覆工艺、控制方法、表面包覆效果的表征和包覆粉体特性，及其在电子陶瓷配方研究中的应用与结果．
１样品制备和实验方法与原理
借助超声波的空化分散作用，用蒸馏水将商用水热ＢＴ纳米晶粉体（ｓＥＭ观察其颗粒约为１００ｎｍ）制备成一定固相含量的ＢＴ水溶胶．以胺化柠檬酸为分散剂、用氨水调节溶液的ｐＨ值，一边搅拌一边加入金属可溶性盐，例如草酸铌、Ｙ（ＮＯ，），、硝酸锰、硅酸钠或醇化正硅酸乙脂等溶液，根据非均匀形核机理ｂｊ，使反应形成的金属氧化物水合物包覆于ＢＴ粉体颗粒表面．有关淀积理论、计算及方法方面的研究详见参考文献［３．５］．本研究以Ｙ包覆ＢＴ粉体为
万方数据
２华南理工大学学报（自然科学版）第３４卷
例来说明非均匀形核表面包覆ＢＴ粉体的包覆效果．首先，利用毛细管浸透速度法观察在特定温度下Ｙ（０Ｈ），包覆ＢＴ粉体与蒸馏水的接触角来描述粉体对水的润湿性．同时，为了与表面淀积包覆Ｙ（ＯＨ），的ＢＴ粉体进行比较，直接将从Ｙ（ＮＯ，），溶液中化学沉淀出来的Ｙ（ＯＨ），粉体与ＢＴ水热粉体在超声波作用下进行充分混合，制备成Ｙ—ＢＴ混合粉体．利用不同转速离心分离不同粒度分布的粉体的原理，进行料浆中粉体分级液一固分离，并利用化学滴定原理，利用ＥＤＴＡ－２Ｎａ滴定分析测量法，对分级分离出来的固体颗粒进行Ｙ含量的标定，比较商用水热ＢＴ粉体、Ｙ（ＯＨ），表面包覆ＢＴ粉体和Ｙ—ＢＴ混合粉体在离心洗涤过程中杂质Ｙ的损失量，从而判断Ｙ（０Ｈ），对ＢＴ粉体表面包覆的质量与数量．包覆掺杂后的ＢＴ粉体干燥后加８．５％（质量分数）石蜡造粒，干压成直径为１１ｍｍ、厚度为１．８～２．０ｍｍ的圆片，排胶后在电炉中烧结，超声清洗，两平面涂上铟一镓电极或烧结欧姆接触银电极；改性ＢＴ基陶瓷在步长为Ｏ．２。／ｍｉｎ的条件下进行ｘＲＤ分析，用光学显微镜或ＰＨＩＬＩＰｓｘ３２扫描电子显微镜观察和分析粉体和陶瓷的表面织构形貌；使用多功能ＧＤＭ一８１４５电阻测试仪测量其电导性能，或用ＮＦ２５１１Ａ绝缘电阻测试仪测试绝缘电阻和用ＲＬｃ数字电桥、ＲＬＣ测试仪（ＨＰ４２７５Ａ型）测量陶瓷烧结体的介电系数一温度特性．
２实验结果与讨论
２．１钛酸钡粉体表面包覆性质的表征如何表征粉体的包覆特性与包覆效果仍然是一个有待进一步解决的问题．尤其是在对陶瓷粉体进行非均匀形核表面淀积包覆效果的表征方面更是如此，目前虽然可以见到关于用ＴＥＭ颗粒表面形貌来说明表面包覆情况的个别报道，但是由于包覆表面层往往只有几纳米到十几纳米厚度，一般为无定形形态，有时也包括了分散剂的影响，无法从结构上来深入说明问题．因此，深入研究和发展有效的表征方法是很有必要的．这里用非均匀形核表面包覆Ｙ（０Ｈ），的ＢＴ粉体的毛细管浸透速度法和不同工艺方法制备的粉体在液一固离心分离过程中离心转速对液一固分离性质的影响，来判断Ｙ（ＯＨ）。对ＢＴ粉体的包覆特性和包覆效果．
２．１．１包覆粉体对水的润湿性质
根据杨氏方程ＭＪ，对同一液体的润湿性直接反映出粉体表面性质的差异．当原ＢＴ粉体表面包覆一层不同化学成分的物质后，其表面张力和液一固界面张力将发生变化．测量粉体表面在相同温度和压力下对同一液体润湿性的变化可以反映粉体表面性质的改变．一般用固一液接触角（ｐ）来表征固体在液体中的浸润性．通过测量粉体表面包覆前、后对一定温度下蒸馏水的润湿性，可以看出粉体表面包覆状况与性质的变化．
实验中采用毛细管浸透速度法测量在特定温度和常压下蒸馏水对表面包覆改性前、后粉体的润湿性来判断粉体的表面包覆状况．粉体间的间隙相当于一束毛细管．由于毛细作用，液体能自发渗透进入粉体间隙中，称为毛细上升效应．毛细作用取决于液体的表面张力和对固体的接触角，故通过测定已知表面张力的液体在粉体间隙中的透过状况，就可以得到有关该液体对粉体的接触角的信息．实验装置如图１所示．
图１毛细管浸透速度法测量装置
Ｆｉｇ．１Ｓｅｔｕｐｆｏｒｍｅ踟ｒｉｎｇｃ印ｉ１１ａｒｙｉｍｍｅｒｓｉｏｎｓｐｅｅｄ
图１中：Ｌ为粉柱的高度；危为粉柱中水上升的高度．将粉体装入一个特制的样品试管中，管的底部有特制的小孔．小孔孑Ｌ径做到既能防止粉末漏失，又容许液体自由透过．在测量中我们使用相同质量粉体制成相同体积和长度￡的粉柱，微量掺杂对粉柱密度影响可以忽略，毛细管半径Ｒ没有变化，在同一温度和压力下，水的粘度、表面张力不变．这时当管底与液体接触时，液体在毛细力的作用下在管中上升的高度矗和时间ｆ的关系应满足ｗａｓｈｂｕｍ方程‘７－８｜：
＾２＝（后ｃｏｓ臼）ｔ（１）式中．｜｝在上述条件下为常数．
从式（１）可知，由测量＾２与￡的关系斜率变化可以推算出粉体对水的接触角，即浸润特性．实际上，要准确测量水在管中上升的高度是十分困难的，只要能够保证用相同质量粉体做成的粉柱有相同体积、相同长度，就可以直接用测量粉体质量的变化△ｍ来代替测量水在管中上升的高度＾．即用△ｍ２一ｆ
关系来反映粉体对水的浸润性：
万方数据
第７期庄志强等：钛酸钡粉体的表面包覆与电子陶瓷改性３
Ａｍ２＝（ｋＣＯＳｐ）ｔ（２）
图２是包覆Ｙ（ＯＨ），前、后的ＢＴ粉体对水的润湿性质．在图中，包覆０．５％（摩尔分数，下同）Ｙ（ＯＨ），的ＢＴ粉体的接触角与纯钛酸钡粉体的确存在明显差异．因为Ｙ（ＯＨ），与水有更好的润湿性，即润湿角较小，使表面包覆了Ｙ（ＯＨ），的ＢＴ粉体与水的润湿性得到改善，即接触角９变小，Ａｍ２－ｔ关系的斜率增加了．
０．０３
０．０２
Ｈ
攀
莲
司
０．０ｌ
０
ｆ／ｍｉｎ
图２包覆Ｙ（ＯＨ），前后的ＢＴ粉体对水的润湿性
Ｆｉｇ．２ＷｅｔｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＢＴｐｏｗｄｅｒｓｉｎｗａｔｅｒｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒＹ（ＯＨ）３ｃｏａｔｅｄ粉体时的相同条件（主要包括ＢＴ溶胶的固相含量、ｐＨ值、温度和搅拌时间）在水溶液中对ＢＴ粉体进行相同工艺处理，测量其粉体表面对水的润湿性的Ａｍ２－ｔ关系．结果发现，经过该工艺处理的ＢＴ颗粒表面的润湿性几乎没有变化，其Ａｍ２－ｔ曲线几乎与原ＢＴ粉体的重合．这就说明，在水介质中对ＢＴ粉体颗粒进行Ｙ（ＯＨ），包覆过程中，包覆操作工艺对ＢＴ粉体表面性质的影响以及Ｂａ２＋从颗粒表面溶出对ＢＴ颗粒表面与水的润湿性的影响很小．可见，图２中显示的Ｙ（ＯＨ），表面包覆ＢＴ粉体对水润湿性的变化是由于在ＢＴ粉体颗粒表面形成了Ｙ（ＯＨ），相包覆层，实验结果反映了Ｙ（ＯＨ），对水的润湿性．即采用本包覆工艺在ＢＴ粉体表面形成了致密Ｙ（ＯＨ），包覆层的上述结论是符合实际的．事实上，包覆粉体的ＳＥＭ颗粒形貌也证明了这一点．图４是Ｙ包覆后的ＢＴ粉体的ＳＥＭ形貌图．
为了与表面包覆了Ｙ（ＯＨ），的ＢＴ粉体比较，
将从溶液中化学沉淀的Ｙ（ＯＨ），粉体与ＢＴ粉体直
接进行混合成Ｙ．ＢＴ混合粉体．由于以分立相形式
存在于混合粉体中的Ｙ（ＯＨ）３量很少，故混合粉体
（。）表面淀积包覆Ｙ（ｏＨ），的ＢＴ粉体几乎不改变ＢＴ粉体表面对水的润湿性，混合后的
粉体在相同条件下与原来ＢＴ粉体对水的润湿性差
别微小（见图３，图中的ＢＴ混合粉体是由０．５％的
Ｙ（ＯＨ），化学沉淀粉体与ＢＴ粉体混合而成）．
Ｏ．０３
Ｏ．０２
迦
飞
ｑ
０．０ｌ
ｔ／ｍｉｎ
图３ＢＴ粉体与ＢＴ混合粉体对水的润湿性
Ｆｉｇ．３ＷｅｔｔａｂｉｌｉｔｙｏｆＢＴｐｏｗｄｅｒｓａｎｄＢＴｍｉｘｅｄｐｏｗｄｅｒｓｉｎｗａｔｅｒ由图３可见，混合粉体中以分立相存在的Ｙ（ＯＨ），由于量很小而对水的润湿性质影响很小．这表明，在进行了非均匀形核表面淀积包覆Ｙ（ＯＨ），的工艺后，的确在ＢＴ粉体表面形成了致密的包覆层，从而使包覆后的ＢＴ粉体表现出Ｙ（ＯＨ），包覆层的对水的浸润性．用与Ｙ（ＯＨ），表面包覆ＢＴ
（ｂ）水热ＢＴ粉体
图４ＢＴ粉体颗粒的ＳＥＭ形貌
Ｆｉｇ．４ＳＥＭｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓｏｆＢＴｐｏｗｄｅｒｐａｒｔｉｃｌｅｓ
由图４可见，未经过表面修饰和包覆的钛酸钡粉体颗粒表面比较光滑，经过Ｙ（ＯＨ），表面淀积后的颗粒表面上明显存在一致密淀积层，从而直观地证明了用上述浸润性质表征方法得到关于通过非均匀形核表面淀积方法在ＢＴ粉体表面形成致密Ｙ（ＯＨ），包覆层的结论．
２．１．２Ｙ（ＯＨ），表面淀积包覆钛酸钡粉体的离心分离性质
基于纳米晶水热ＢＴ粉体，通过非均匀形核包
万方数据
４华南理工大学学报（自然科学版）第３４卷
覆工艺将掺杂成分沉积在ＢＴ粉体颗粒表面有利于
保证主晶相ＢＴ粉体与改性成分在纳米尺寸水平上
的混合均匀性．掺杂成分如果以沉淀粉体独立相形式直接和ＢＴ粉体混合，容易造成主晶相ＢＴ粉体与改性成分之间在较大的尺寸水平上混合不均匀．实验中，将表面淀积工艺包覆的和混合方法制备的相同配方组成的Ｙ－ＢＴ粉体料浆分别在１０００，２０４０，３２４０，４５００ｒ／ｍｉｎ的离心转速下先后进行液一固分级离心分离，将得到含不同颗粒尺寸分布的粉体．用络合滴定法分级标定的离心分离粉体中的Ｙ的含量（是指相对于ＢＴ的含量，摩尔比）与离心转速的关系见图５．
述
丑
乓
磐
要
图５不Ｉ司转速下分级离心分离出的粉体中Ｙ的含量
Ｆｉｇ．５ＣｏｎｔｅｎｔｏｆＹｉｎｐｏｗｄｅｒｓｓｅｐｅｒａｔｅｄｂｙａｇｒａｄｅｄｃｅｎｔｒｉｆｕ—ｇａｌｓｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｒｏｔａｔｅｓｐｅｅｄ
由图５可以看出，掺杂成分以沉淀形式直接与ＢＴ粉体混合所得的Ｙ—ＢＴ浆料在较低转速下和较高转速下分离的粉体中Ｙ含量相差较大．这反映了混合粉体的分布较宽．相反，用表面淀积包覆工艺制备的Ｙ．ＢＴ粉体在不同转速下分级离心分离后的粉体中Ｙ含量相差明显较小．这就说明，在表面淀积包覆情况下，Ｙ能够均匀包覆在ＢＴ粉体的表面，保持了原来ＢＴ粉体分布比较窄的状态．这与上述粉体浸润性质的实验结果是一致的．
２．２钛酸钡的半导化与ＰＴＣＲ特性２．２．１湿化学掺杂工艺对Ｙ掺杂钛酸钡陶瓷半导化的影响
图６是在１２６０℃温度下烧结的不同Ｙ掺杂量的Ｙ—ＢＴ陶瓷的室温电阻率变化．图中曲线分别说明从含钇溶液中用化学方法沉淀的Ｙ（ＯＨ），粉体与水热ＢＴ粉体进行机械混合的混合Ｙ．ＢＴ粉体和用非均匀形核表面淀积法包覆了Ｙ（ＯＨ），的Ｙ—ＢＴ粉体陶瓷烧结体的室温电阻率随Ｙ掺杂量（摩尔分数，下同）的变化关系．表面淀积包覆法和机械混合
曼
９
Ｃ：
￥
褥
基
脚
Ｕ．１Ｕ２Ｕ．３Ｕ．４Ｕ．５
Ｙ掺杂量／％
图６Ｙ掺杂量对Ｙ－ＢＴ陶瓷室温电阻率的影响
Ｆｉｇ．６ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＹｃｏｎｔｅｎｔｏｎｒｏｏｍ?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｉｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＹ—ｄｏｐｅｄＢＴｃｅｒａｍｉｃｓ
法掺杂均使陶瓷的室温电阻率随Ｙ掺杂量呈ｕ形变化．Ｙ掺杂量在０．１％～０．５％范围内的ＢＴ均能获得良好半导化，而用表面淀积包覆法进行表面包覆的配方室温电阻率更低．由图可见，表面淀积包覆工艺更有利于提高杂质的掺杂改性效果，尤其是当掺杂量低的情况下更能够体现出来．这是由于用表面包覆工艺更能够达到改性杂质与ＢＴ粉体的均匀混合，形成的改性杂质包覆层更容易在比较低的烧结温度下向ＢＴ颗粒内部扩散并完成半导化过程，例如在１２２０℃就已经使ＢＴ半导化，陶瓷烧结温度也比较低（关于这方面的研究结果将另文发表）．２．２．２Ｓｉ，Ｎｂ，Ｍｎ掺杂钛酸钡基ＰＴＣＲ陶瓷
图７表示基于水热纳米晶ＢＴ粉体用表面淀积包覆工艺首先包覆Ｎｂ和Ｍｎ再包覆Ｓｊ制备的Ｎｂ—Ｍｎ—Ｓｉ—ＢＴ粉体的陶瓷烧结体的ＰＴＣＲ特性随ｓｉ添加量的变化．其中Ｎｂ和Ｍｎ的掺杂量分别为０．１８％和０．０２５％，Ｓｉ添加量在１％～３％范围内变化．由图可见，ｓｉ的添加明显地提高了陶瓷的升阻比．随着ｓｉ添加量的改变，陶瓷的升阻比约提高
２０
１６
＾
星１２
兰
器８
４
Ｏ
温度／℃
图７Ｓｉ添加量对Ｎｂ（０．１８％）一Ｍｎ（０．０２５％）．Ｓｉ－ＢＴ陶瓷电阻一温度特性的影响
Ｆｉｇ．７ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＳｉｃｏｎｔｅｎｔｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＮｂ（０．１８％），Ｍｎ（０．０２５％）ａｎｄＳｉ—ｄｏｐｅｄＢＴｃｅｒａｍｉｃｓ
万方数据
第７期庄志强等：钛酸钡粉体的表面包覆与电子陶瓷改性
５
４个数量级，而室温电阻率由５．８Ｑ?ａｍ上升至２２．６Ｑ?ｃｍ，变化不大．可见，Ｓｉ在烧结过程中的液相吸附作用有利于受主态Ｍｎ２＋在晶界中的稳定存在，成为电子陷阱而增大升阻比一１．
２．２．３细晶高介电系数钛酸钡基介质陶瓷
如上所述，当Ｙ掺杂量在０．１％～０．５％时，ＢＴ都能够得到良好半导化．当继续增加Ｙ的掺杂量到０．８％以上时，ＢＴ转变为绝缘体∞１．图８为不同Ｌａ掺杂量、１２４０℃下烧结６０ｒａｉｎ的ＢＴ陶瓷１ｋＨｚ介电常数一温度曲线．图中标注了【ａ的掺杂量分别为０．８％，１．ｏ％，１．５％，２．０％．实验中使用与上节相同的表面淀积包覆工艺．由图可见，随着Ｉａ掺杂量的增加，介电峰逐渐向低温方向移动．且在０．８％～２．０％范围内，随着Ｌａ掺
杂量的增加，介电常数峰值ｋ。有所降低，介电峰明显
展宽．介电常数峰值ｋ对应的温度日。，与Ｌａ掺杂量之
间呈线陛关系，每摩尔ＩＪａ掺杂量使以，的绝对变化值为
一２６．３℃．
２５
５０
７５
１００
１２５
１５０
温度ＦＣ
图８
Ｌａ掺杂量对ＢＴ陶瓷介电常数一温度关系的影响（各样品的介质损耗均低于１．５％）
Ｆｉｇ．８
ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＬａｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｏｆ
ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ
ｃｏｎｓｔａｎｔ
ｏｆＢＴ
ｃｅ痢ｃｓ（１０ｓｓ
ｆａｃｔｏｒｆｏｒａｌｌ
ｓａ／ｎ－
ｐｌｅｓｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ１．５％）
在１２４０℃经６０ｍｉｎ烧结、含不同ｈ掺杂量的
（Ｂａｌ豺２ｋ）（Ｔｉｌ一，（Ｎ－ｂｚ，３Ｃｏｌ／３ｙ）０３陶瓷１ｋＩ－Ｉｚ的介电
挣｜生见图９．组分中固定（Ｎｂ∥，Ｃｏ∽）掺杂量，Ｌａ掺杂量
由ｘ／ｙ＝１．３３３增加至２．０００和３．３３３，采用与上述相同的表面淀积包覆工艺制备样品．由图可见，随着组分中ｈ掺杂量的增加，ＢＴ陶瓷的介电常数一温度曲线逐渐转变为单峰，其介质损耗均小于２％．当ｘ／ｙ＝３．３３３时，其介电峰移至６２℃，较单独掺杂同掺杂量的ＩＪａ的ＢＴ陶瓷的介电峰（见图８）更偏向于低温，即Ｎｂ／Ｃｏ在这里起移峰作用，导致瓷料介温稳定性下降．当ＩＪａ掺杂量为０．８％时，在２５～１２５℃范围内瓷料具有较好的介温稳定性，温度高于１２５℃后，介电常数骤然下降．
籁艇
脚
忐
温度／＊Ｃ
（ａ）介电常数一温度特性
（ｂ）ｓＥＭ表面形貌（ｘ／ｙ＝ｌ，３３３）
图９
Ｌａ—Ｎｂ．Ｃｏ掺杂ＢＴ陶瓷的介电常数一温度特性及ＳＥＭ表面形貌Ｆｉｇ．９
Ｔｅｍｅｐｅｒａｔｕｒｅ
ｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｏｆｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ
ｃｏｎｓｔａｎｔ
ｏｆＬａ—Ｎｂ—
Ｃｏ
ｄｏｐｅｄ
ＢＴｃｅｒａｍｉｃｓａｎｄ
ＳＥＭｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｏｆｔｈｅｃｅｒａｍｉｃ
３结论
（１）通过非均匀形核表面淀积包覆工艺与混
合工艺制备的掺杂ＢａＴｉＯ，粉体对水的润湿性研究发现，经包覆工艺包覆Ｙ（ＯＨ），的ＢａＴｉＯ。粉体对水有更好的润湿性，反映了Ｙ（ＯＨ）。的润湿性质，即粉体均匀包覆于ＢａＴｉＯ，粉体表面．由ＳＥＭ形貌图观察到的由非均匀形核表面淀积包覆工艺在ＢａＴｉＯ，粉体表面形成了致密包覆层也说明了这一点．可见，毛细管浸透速度法是一种表征表面包覆效果的有效方法．（２）由用络合滴定方法确定的在不同转速下分别从表面包覆ＢａＴｉＯ，粉体和混合粉体中先后分级离心分离出来的粉体中含Ｙ量比较表明，利用非均匀形核表面淀积方法对水热纳米晶ＢａＴｉＯ，粉体进行表面淀积包覆能够得到理想的包覆效果，有利于主晶相粉体与改性杂质的均匀混合．这也为掺杂方法对陶瓷室温电阻率的影响的研究结果所证明．（３）用非均匀形核表面淀积包覆工艺形成的含Ｙ包覆层更容易在比较低的烧结温度下向ＢＴ颗粒内部扩散并完成半导化过程，获得更佳的半导化效果和更低的室温电阻．（４）通过表面淀积包覆工艺进行Ｎｂ，Ｍｎ，Ｓｉ掺杂，在１２４０
ｏＣ
温度下烧结的ＰＴＣＲ陶瓷，随着Ｓｉ添加量的改变，
０ＯＯＯＯ０ＯＯ
０
９８７６５
４３２ｌ
籁壮翟畚
万方数据
６华南理工大学学报（自然科学版）第３４卷
陶瓷的升阻比约提高４个数量级，而室温电阻率变
化不大．（５）当Ｙ掺杂量在０．１％～０．５％时ＢＴ能
够很好半导化，当继续增加Ｙ的掺杂量到０．８％以
上时，ＢＴ转变为绝缘体．添加了０．８％Ｌａ的Ｎｂ—Ｃｏ—
ＢＴ陶瓷，在２５～１２５ｏＣ范围内瓷料具有较好的介温
稳定性，介电系数接近４０００，晶粒尺寸在１００ｎｍ范
围内．
参考文献：
［２］［３］［４］
ＧｒａｇＡＫ，ＪｏｎｇｈｅＬＣＤ．Ｍｉｃｒｏｅｎｃａｐｓｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｉｌｉｃｏｎｎｉ—
ｔｒｉｄｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｗｉｔｈｙｔｔｒｉａａｎｄｙｔｔｒｉａ－ａｌｕｍｉｎａｐｒｅｃｕｒｓｏｎｓ
［Ｊ］．ＪＭａｔｅｒＲｅｓ，１９９０，５（１）：１３６—１４２．
ＺｈａｎｇＪＸ，ＧａｏＬＱ．Ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｏｗｄｅｒｓｆｒｏｍｃｏａｔｉｎｇ
ｗｉｔｈｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｎｕｃｌｅａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ［Ｊ］．Ｃｅｒａｍｉｃｓ
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００１，２７：１４３—１４７．
庄志强，粉体的表面修饰和表面包覆与新一代电子陶
瓷的改性研究［ｃ］∥第１３届电子元件学术年会论文
集．桂林：中国电子学会元件分会，２００４：１８２—１８９．
庄志强，苏滔珑，刘波．ＩＪａ掺杂ＢａＴｉＯ，陶瓷的制备与
性质——非均匀形核表面淀积包覆法［Ｊ］．华南理工
大学学报：自然科学版，２００５，３３（２）：１－５；２００５，３３（３）：
１．５．
ＺｈｕａｎｇＺｈｉ—ｑｉａｎｇ，ＳｈｕＴａｏ—ｌｏｎｇ，ＬｉｕＢｏ．Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄ
ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＬａ—ｄｏｐｅｄＢａＴｉ０３ｃｅｒａｍｉｃｓ：ｂｙａｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅ—
ＯＵＳｎｕｃｌｅａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｏｕｔｈ
ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ，
２００５，３３（２）：１－５；２００５，３３（３）：１－５．
［５］
［６］
［７］
［８］
［９］
刘波，庄志强，王歆．Ｎｂ，Ｃｏ，Ｌａ掺杂对ＢａＴｉＯ，介质陶
瓷结构与介电性能的影响［Ｊ］．电子元件与材料，
２００５，２４（３）：２９—３１．
ＬｉｕＢｏ，ＺｈｕａｎｇＺｈｉ—ｑｉａｎｇ，ＷａｎｇＸｉｎ．Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄ
ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＮｂ，ＣｏａｎｄＬａ－ｄｏｐｅｄｂａｒｉｕｍｔｉｔａｎ－
ａｔｅｃｅｒａｍｉｃｓｆＪ］．ＥｌｅｌｃｔｒｏｎｉｃＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓ＆Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，
２００５，２４（４）：２９—３１．
李斗星，周朝霞．通过基体合金化制备界面相容的
Ａ１：０，／Ａ１颗粒增强铝基复合材料［Ｊ］．金属学报，
２００２，３８（６）：６０２—６０８．
ＬｉＤｏｕ—ｘｉｎｇ，ＺｈｏｕＺｈａｏ—ｘｉｎ．Ａ１２０３／Ａ１ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗｉｔｈ
ｅｏｍｐａｔａｂｌｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｙｍａｔｒｉｘａｌｌｏｙｉｎｇ［Ｊ］．ＡｃｔａＭｅｔａｌ—
ｌｕｒｇｉｃａ
Ｓｉｎｉｃａ，２００２，３８（６）：６０２－６０８．
ＷａｓｈｂｕｒｎＥＷ．Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｏｆｃａｐｉｌｌａｒｙｆｌｏｗ［Ｊ］．
ＰｈｙｓｉｃａｌＲｅｖｉｅｗ，１９２１，１７（３）：２７３－２８３．
康诗钊，鞠岩，田根林．Ｗａｓｈｂｕｒｎ法测定颗粒润湿性及
无机物对颗粒润湿性影响的研究［Ｊ］．油田化学，
１９９５（２）：９５－９８．
ＫａｎｇＳｈｉ—ｚｈａｏ，ＪｕＹａｎ，ＴｉａｎＧｅｎ—ｌｉｎ．Ｗａｓｈｂｕｒｈ’Ｓｍｅｔｈｏｄ
ｆｏｒｄｅｔｅｒｍｉｎｇｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅｄｒｏｃｋｓａｍｐｌｅｓａｎｄ
ｆｏｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔｓｏｆｉｎｏｒｇａｎｉｃｓ［Ｊ］．ＯｉｌｆｉｌｄＣｈｅｍｉｓ—
ｔｒｙ，１９９５（２）：９５－９８．
徐荣云．Ａ１”，ｓｉ４＋对施主、受主掺杂高居里点ＢａＴｉＯ，
基ＰＴＣＲ材料性能的影响［Ｊ］．中国陶瓷，２００２，３８
（４）：７－９．
ＸｕＲｏｎｇ—ｙｕｎ．ＥｆｆｅｃｔｏｆＡ１３＋，Ｓｉ４＋ｏｎｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｄｏｎｏｒ，
ａｃｅｐｔｏｒｄｏｐｅｄＢａＴｉ０３－ｂａｓｅｄｈｉｇｈＣｕｒｉｅｐｏｉｎｔＰＴＣＲｍａｔｅ?
ｒｉａｌ［Ｊ］．ＣｈｉｎａＣｅｒａｍｉｃｓ，２００２，３８（４）：７－９．ＳｕｒｆａｃｅＣｏａｔｉｎｇｏｆＢａＴｉ０３ＰｏｗｄｅｒｓａｎｄＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ
ｏｆＢａＴｉ０３－ＢａｓｅｄＥｌｅｃｔｒｏ－Ｃｅｒａｍｉｃｓ
ＺｈｕａｎｇＺｈｉ—ｑｉａｎｇＳｕＴａｏ—ｌｏｎｇＬｉｕＢｏＰａｎＹａｏ?幽愕Ｌｉｕｙｏ昭ＷａｎｇＸｉｎ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，７ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖ．ｏｆＴｅｃｈ．，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４０，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＦｏｒｔｈｅｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｍｉｘｉｎｇｏｆＢａＴｉ０３（ＢＴ）ｐｏｗｄｅｒｓｗｉｔｈｄｏｐａｎｔｓａｎｄｔｈｅｅｘａｃｔｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅｍｉｃｒｏ—ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｐｈａｓｅｓａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍａｔｅｒｉａｌｓ，ａｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｎｕｃｌｅａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｃｏａｔｄｏｐａｎｔＹ（ＯＨ）３ｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆｎａｎｏ—ｃｒｙｓｔａｌｌｉｚｅｄｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌＢＴｐｏｗｄｅｒｓ．ＴｈｅｃｏａｔｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆＹ（ＯＨ）３ｏｎｔｈｅｐｏｗ—ｄｅｒｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｔｗｏｍｅｔｈｏｄｓｗａｓｒｅｖｅａｌｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｃａｐｉｌｌａｒｙｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｃｏａｔｅｄｐｏｗｄｅｒｓ
ｉｎｗａｔｅｒａｎｄｔｏｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅ
ｒｏｔａｔｉｎｇｓｐｅｅｄｏｎｔｈｅｅｃｃｅｎｔｒｉｃｉｔｙｉｎ
ｓｅｐａｒａｔｉｎｇｔｈｅ
ＢＴ
ｐｏｗｄｅｒｓｆｒｏｍｔｈｅｓｌｕｒｒｙｕｓｉｎｇ
ａｃｅｎｔｒｉｆｕｇｅ．Ａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｏｐｉｎｇｍｅｔｈｏｄｏｎｔｈｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙａｎｄｒｏｏｍ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅＹ—ｄｏｐｅｄＢＴｃｅｒａｍｉｃｓｗａｓｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．ＴｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅＢＴ—ｂａｓｅｄＰＴＣＲｃｅｒａｍｉｃｓａｎｄｔｈｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｃｅｒａｍｉｃｓｗｉｔｈｆｉｎｅｇｒａｉｎｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｎｕｃｌｅａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗｅｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｌｓｏ．Ｉｔｉｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｅｘｐｅ—ｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｏｆｃａｐｉｌｌａｒｙｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙｔｈａｔＹ（ＯＨ）３ｃａｎｂｅｎｉｃｅｌｙｃｏａｔｅｄｏｎＢＴｐｏｗｄｅｒｓｖｉａｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｏａｔｉｎｇ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｂａｒｉｕｍｔｉｔａｎａｔｅ；ｐｏｗｄｅｒ；ｓｕｒｆａｃｅｃｏａｔｉｎｇ；ｅｌｅｃｔｒｏ—ｃｅｒａｍｉｃ；ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ；ｃａｐｉｌｌａｒｙｗｅｔｔａ—ｂｉｌｉｔｙ；ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ
万方数据
钛酸钡粉体的表面包覆与电子陶瓷改性
作者：庄志强， 苏滔珑， 刘波， 盘耀东， 刘勇， 王歆， Zhuang Zhi-qiang， Su Tao-long ， Liu Bo， Pan Yao-dong， Liu Yong， Wang Xin
作者单位：华南理工大学,材料科学与工程学院,广东,广州,510640
刊名：
华南理工大学学报（自然科学版）
英文刊名：JOURNAL OF SOUTH CHINA UNIVERSITY OF TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE EDITION)
年，卷(期)：2006，34(7)
被引用次数：3次
参考文献(9条)
1.Grag A K.Jonghe L C D Microencapsulation of silicon nitride particles with yttria and yttria-alumina precursons 1990(01)
2.Zhang J X.Gao L Q Nanocomposite powders from coating with heterogeneous nucleation processing 2001
3.庄志强粉体的表面修饰和表面包覆与新一代电子陶瓷的改性研究[会议论文] 2004
4.庄志强.苏滔珑.刘波La掺杂BaTiO3陶瓷的制备与性质--非均匀形核表面淀积包覆法[期刊论文]-华南理工大学学报(自然科学版) 2005(02)
5.刘波.庄志强.王歆Nb,Co,La掺杂对BaTiO3介质陶瓷结构与介电性能的影响[期刊论文]-电子元件与材料
2005(03)
6.李斗星.周朝霞通过基体合金化制备界面相容的Al2O3/Al颗粒增强铝基复合材料[期刊论文]-金属学报 2002(06)
7.Washburn E W The dynamics of capillary flow 1921(03)
8.康诗钊.鞠岩.田根林Washburn法测定颗粒润湿性及无机物对颗粒润湿性影响的研究 1995(02)
9.徐荣云Al3+,Si4+对施主、受主掺杂高居里点BaTiO3基PTCR材料性能的影响[期刊论文]-中国陶瓷 2002(04)
相似文献(10条)
1.会议论文崔斌.田靓.王辉.俞鹏飞.畅柱国.史启祯不同钛钡比钛酸钡纳米晶粉体及其陶瓷的制备和表征2004
采用溶胶-凝胶(Sol-gel)法制备了不同钛/钡比的钛酸钡纳米晶粉体及其陶瓷。通过XRD、SEM和TEM对钛酸钡粉体及陶瓷进行了表征，并测试了陶瓷的介电性能，研究了钛/钡比对陶瓷微观结构和介电性能的影响。结果表明：通过溶胶-凝胶工艺制备的纳米晶粉体(900℃
/2h)主要为立方相钛酸钡，平均粒径约19～
33 nm；随Ti/Ba比的增加，钛酸钡纳米晶粉体平均粒径呈先稍递减后增大的趋势，当粉体平均粒径大于30nm时，四方相在混合相中所占比例逐渐增大；1300℃/2h烧结的Ti/Ba=1.04的钛酸钡陶瓷具有较好的介电性能。
2.会议论文赵艳敏.王越.王公应纳米钛酸钡粉体的制备及表征2003
本文以偏钛酸和Ba(oh)<,2>·8H<,2>O为原料,采用水热合成法,得到粒度分布窄、结晶性良好的球形纳米钛酸钡粉体,并进行了粒度分布、TEM、XRD测试.
3.学位论文王宇纳米钛酸钡粉体及电泳沉积法制备钛酸钡薄膜的研究2007
本论文系统的研究了纳米级钛酸钡的制备方法和介电性能，研究表明，在钛酸钡的制备过程中钛酸丁酯和醋酸的比例，反应时的温度以及反应环境的pH值对最终生成的钛酸钡晶相起到了决定性的作用。另外在研究纳米钛酸钡的介电性能时发现由于纳米钛酸钡陶瓷的烧结温度比普通钛酸钡的烧结温度更低，而介电常数却有很大的提高。
在此基础上，研究了按一定质量百分比将纳米钛酸钡掺杂于普通钛酸钡后，钛酸钡陶瓷的表面微观结构和介电性能的变化。研究分析表明纳米钛酸钡对普通钛酸钡的晶粒生长起到了促进作用，使晶粒的大小均匀的分布在100μm左右。并适当的降低了普通钛酸钡的烧结温度，提高了介电常数。另外通过试验发现在普通钛酸钡中分别加入质量分数为1wt％的纳米钛酸钡和碳酸锰，在陶瓷的烧结过程中，碳酸锰抑制了晶粒的生长，纳米钛酸钡使陶瓷烧结的更加致密。
论文的最后一部分研究了电泳沉积法制备钛酸钡薄膜的最佳条件和薄膜的烧结温度，表面形貌，以及介电性能。研究结果表明采用体积比为1的乙酰丙酮和乙醇的混合溶液作为悬浮液，加入10g/L的纳米钛酸钡，在50V的直流电压下电泳5分钟可以制备出致密的钛酸钡薄膜。在薄膜的烧结过程中为了避免裂隙的产生，我们采用重复镀膜烧结的方法，通过扫描电镜的观察，可以证明这种方法取得了良好的效果。利用此方法制备出的钛酸钡薄膜的介电常数具有与钛酸钡陶瓷相类似的温度特性。
通过本论文的研究，最终制备出了纳米钛酸钡，并在此基础上成功的利用电泳沉积法制备出了致密的钛酸钡薄膜。
4.会议论文陈仁政.王晓慧.文海.李龙土.桂治轮钛酸钡粒度对贱金属内电极陶瓷电容器材料介电性能的影响
2002
钛酸钡粉体的粒充对电容器陶瓷材料的介电性能有着决定性的影响.通过对原始晶粒为100nm的钛酸钡粉体进行热处理,即分别在800℃,900℃,1 000℃温度下进行预烧,获得不同粒度大小(分别为130nm,190nm,300nm)的钛酸钡.将这些粉体进行掺杂,在1 300℃,还原气氛下进行烧结成瓷.用HP4192A测试了陶瓷材料的介温性能.用扫描电镜观察了不同温度处理后钛酸钡粉体的烧结后陶瓷表面的形貌.试验结果表明,使用较高预烧温度处理(900℃,1 000℃)的钛酸钡粉体进行掺杂得到的陶瓷具有优良的介温性能,室温介电常数分别达到2 100,2 600,并且满足X7R性能.结合钛酸钡的尺寸效应以及"芯-壳"结论,讨论了预烧温度影响钛酸钡的晶粒,从而影响了陶瓷的介电性能.
5.学位论文董赛男功能陶瓷用超细BaTiO<,3>粉体的分散性研究及机理探讨2008
BaTiO3基陶瓷由于其特殊的钙钛矿结构而成为一种重要的电子材料，广泛应用于多层陶瓷电容器(MLCCs)、晶界层电容器、正温度系数热敏电阻(PTCR)、气敏传感器、微位移驱动器等电子元器件的制造。随着钛酸钡粉体颗粒的细微化，其许多特殊优异的性能渐渐被发掘，其应用领域也不断拓宽。为控制颗粒的大小、分布以及粉体的分散性，有必要对钛酸钡形成过程中的成核与生长机理进行探讨。此外，湿法制粉的团聚现象普遍存在，团聚体的形成使粉体材料失去超细粉体的许多特异性能，因此对钛酸钡直接沉淀法制备过程的分散性研究也显得尤为重要。
本课题首先对直接沉淀法制备钛酸钡的成核、生长与形成机理进行了初步的探讨。研究认为，钛酸钡是在产生吸附或共沉淀以及OH—催化的条件下，靠能量场(辐射热、超声场或微波场)为推动力，经过扩散、交换而形成的，而不是靠构晶离子的过饱和度为推动力，以反应自身的中和热为能源而形成的。在成核机理方面，成核作用主要受钛的水解所控制，并且是均相成核控制整个成核过程。同时由于H2TiO3晶核的快速生成，诱导了Ba(OH)2晶核的形成。对沉淀微粒的生长，认为存在着两种可能，其一是H2TiO3胶粒将Ba(OH)2聚集在一起，相当于共沉淀；其二是H2TiO3胶粒自身聚集，同时由于带负电而吸引溶液中的未形成晶核的Ba2+以及BaOH+于团聚体的表面。最后提出了从H2TiO3或Ba(OH)2微粒形成到生成产物钛酸钡的机理模型，并对形成过程的几种可能性进行了分析。
在成核、生长与形成机理研究的基础上，着重从表面活性剂入手，利用表面活性剂具有良好的吸附与分散效果，寻求影响钛酸钡制备的基本规律。实验采用SEM、XRD、BET、FT—IR、粒度分析仪等分析手段，探讨了表面活性剂的种类、加入量、加入时间、加入方式等因素对产物团聚粒径与分散性的影响。研究结果表明，一定用量的不同表面活性剂的使用，对减小颗粒团聚，提高粉体分散性都有一定程度的作用。相对而言，在沉淀反应前的
TiOCl2水溶液中添加0.5wt％的APG2065，可以明显改善BaTiO3粉体的分散性，有效抑制硬团聚的产生，获得颗粒较为均一的超细粉体，效果相对最好。 研究课题尝试将超声场引入钛酸钡的制备过程，试图利用超声波产生的“空化效应”改善钛酸钡粉体的物理性能。实验考察了超声频率、超声功率、时间、温度以及其他因素对钛酸钡粉体闭聚粒径以及分散性的影响。结果表明，一定条件超声场的使用可以改善粉体的大小、分布以及粉体的分散性。在本实验中，超声频率45kHz，超声功率100W，超声温度60℃，超声时间1h，水浴反应时间2h的合成条件下，对于减小粉体的团聚粒径，提高BaTiO3粉体的分散性具有相对较好的效果。
6.期刊论文罗绍华.唐子龙.张中太.谭强强.闫俊萍粉体的燃烧合成技术及其在钛酸钡粉体制备中的应用-耐火材
料2003,37(4)
综述了燃烧法合成陶瓷粉体的原理、方法及其在钛酸钡粉体制备中的应用,比较了各种燃烧法合成钛酸钡粉体工艺的优缺点,并指出目前经济、有效地制备钛酸钡粉体的方法是以有机燃料和金属硝酸盐为原料的低温燃烧合成法.
7.期刊论文罗绍华.唐子龙.张中太.Luo Shaohua.Tang Zilong.ZHANG Zhongtai燃烧合成钛酸钡粉体的研究进展
-无机盐工业2005,37(6)
近年来,高纯超细钛酸钡粉体的制备技术发展十分迅速,它们在钛酸钡电子陶瓷的应用研究中起着日益重要的作用.燃烧法制备陶瓷粉体是一种新型的材料合成工艺技术,有其独特的优点和特点.简要回顾了燃烧法合成的历史,对燃烧法合成无机粉体现有工艺做了新的分类和介绍,最后就燃烧合成钛酸钡粉体的制备技术做了综述.
8.学位论文莫雪魁钛酸钡粉体的水热合成及性能研究2008
钛酸钡(简称BT)是电子陶瓷工业领域一种重要的基础材料，由于其具有高介电常数，良好的铁电、压电、耐压及绝缘等性能，被广泛地用于制作多层陶瓷电容器(简称MLCC)、热敏电阻、压电陶瓷和光电器件等。随着家电、计算机及通讯设备等的飞速发展，MLCC的需求越来越大。BT是制造MLCC的主要原料之一，MLCC的快速发展使得市场对高质量BT粉体的需求与同俱增。同时，随着MLCC向微型化、大容量等方向发展，需要进一步在工艺技术上实现介质层的薄层化和叠层的多层化，而高纯、超细、粒径均匀的BI粉体是实现上述目标的关键技术之一。
本文对近年来钛酸钡粉体的制备技术进行了综述，通过比较各种技术的优缺点，选用水热合成工艺作为BT粉体的制备方法。研究了水热合成过程中反应温度、反应物浓度、反应物的钡钛摩尔比(Ba/Ti)、反应时间、不同钛源(TiCl4、纳米TiO2)、表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠、十二烷基三甲基氯化铵、聚乙二醇2000)以及有机溶剂(乙醇和异丙醇)对粉体颗粒特征的影响。运用透射电镜(TEM)、激光粒度分析仪、比表面积测量仪、X射线衍射仪(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)等测试仪器对粉体的微观形貌、粒径、比表面积、晶相组成、钡与钛的摩尔比(Ba/Ti)等进行了分析表征，并对其陶瓷的性能进行了探讨。取得以下研究成果:
通过采用TiCl4-Ba(OH)2·H2O-NH4OH体系，对纯水介质条件下水热合成BT粉体的研究，明确了反应温度，反应时间，反应物Ba/Ti，反应物浓度以及不同钛源等工艺条件对粉体质量的影响:反应温度越高，晶体生长速率越大，粉体的粒径越大；随反应物Ba/Ti增大或反应物浓度升高，反应体系的过饱和度增大，成核速率提高，使得体系在相对较短的时间里形成更多的晶核，从而可得到晶粒粒径较小的BT粉体；随反应时间的延长，晶粒生长越充分
，晶粒尺寸越大。同时，合成粉体的初始Ba/Ti过低会导致粉体中BaCO3杂质相含量增多。运用Visual Basic和Matlab联合编程实现了上述各反应条件与粉体粒径的灰色关联分析，明确了反应温度对粉体粒径的影响最大，其次是反应物Ba/Ti和反应物浓度，而反应时间影响最小。此外，通过对TiCl4和纳米TiO2两种钛源的比较研究，认为以TiCl4作为钛源可制备更优质的BT粉体。
为了改善粉体的分散性，抑制晶粒聚集生长所导致的粉体颗粒尺寸较大、粒径分布过宽以及品粒形状不规则等现象，研究了几类助剂对水热合成BT粉体颗粒特征的影响。实验结果表明:加入十二烷基苯磺酸钠，可使BT粉体的比表面积增大，平均粒径减小。但用量过大时会导致杂质相BaSO4生成。十二烷基三甲基氯化铵和聚乙二醇对粉体粒径影响较小。但当三种表面活性剂添加量适当时，都能明显改善粉体的分散性。有机溶剂异丙醇和乙醇均能减小BT粉体的平均粒径并改善其分散性，且效果明显好于三种表面活性剂。当反应温度为200℃，反应时间为4小时，乙醇浓度为25％时，合成了分散性良好，平均粒径约50nm的BT粉体，其粒径分布宽度d90-d10仅约100nm。升高反应温度到240℃，制得粒径分布宽度基本不变，平均粒径约84nm，且d90和d10变小，团聚指数AF(50)仅为1的粉体，其颗粒的均匀性和分散性得到进一步改善。
水热合成BT粉体常规烧结工艺条件下的适宜烧结温度约为1250℃，此时其陶瓷的介电常数达到最大值。BT粉体的Ba/Ti比越接近于1，粉体结晶越完善，烧结后陶瓷的介电常数越高。微量组分Nb2O5或Nd2O3的掺入对BT陶瓷的介电常数和介质损耗影响较大，当Nb、Nd两元素的掺入量分别为0.3moL％、0.1moL％时，BT陶瓷的介电常数和介质损耗都达到最大。
9.会议论文罗绍华.唐子龙.尧巍华.张中太低温燃烧合成纳米四方相钛酸钡粉体2002
低温燃烧合成(LCS)钛酸钡粉体工艺是一种能够在低温直接合成四方相纳米钛酸钡的制备方法.在硝酸盐和柠檬酸体系中,以推进剂化学为理论依据,实验得出各反应物间的最佳摩尔配比.结果表明,在300℃低温点火生成晶粒度在50nm以下无杂质相的四方相钛酸钡粉.并考察了前驱体溶液pH值对反应过程和最终产物的影响.应用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)等对粉体的结构、成分、晶粒尺寸和形貌进行了分析.
10.期刊论文武淑艳.吴明忠.李洪波.秦湘阁.WU Shuyan.WU Mingzhong.LI Hongbo.QIN Xiangge化学共沉淀法制
备钛酸钡陶瓷粉体的工艺研究-新技术新工艺2007,""(12)
采用化学共沉淀法制备BaTiO3陶瓷粉体,研究反应温度及溶液浓度对粉体形貌的影响.利用X射线衍射仪分析所得粉体的相结构,利用扫描电镜观察粉体形貌.结果表明,制得了单一立方相的BaTiO3陶瓷粉体,晶粒尺寸约为50～200 nm,在本试验条件下,当反应溶液浓度相同时,随反应温度升高,颗粒尺寸减小,反应温度相同时,反应溶液浓度升高,BaTiO3颗粒尺寸增大,为合理控制共沉淀工艺条件以制得优质钛酸钡粉体提供依据.
引证文献(3条)
1.刘勇.庄志强.王歆钇掺杂工艺对Y-BT陶瓷性能的影响[期刊论文]-华南理工大学学报(自然科学版) 2009(3)
2.廖梓珺.晏华.陈国需.陈勇.李建伟硅烷偶联剂对聚苯胺/钛酸钡复合粒子的结构影响[期刊论文]-功能材料
2007(11)
3.龚清锆钛酸钡基介质陶瓷的表面淀积包覆法制备与掺杂改性[学位论文]硕士 2006
本文链接：https://www.wendangku.net/doc/9015252419.html,/Periodical_hnlgdxxb200607001.aspx
授权使用：洛阳工学院（河南科技大学）(wflskd)，授权号：1d2ccf20-8590-4bde-a18e-9df5011d8678
下载时间：2010年9月18日