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制备工艺对钛酸钡陶瓷性能的影响

制备工艺对钛酸钡陶瓷性能的影响
制备工艺对钛酸钡陶瓷性能的影响

陶瓷制作工艺流程

陶瓷制作工艺流程 在陶瓷民俗博览区古窑景区错落有致的分布着古制瓷作坊、古镇窑、陶人画坊。在作坊里可见到“手随泥走,泥随手变”,巧夺天工的拉坯成型;在镇窑里,可看到神奇的松柴烧瓷技艺,从中领略到景德镇古代手工制瓷的魅力。在古窑,我们看到了练泥、拉坯、印坯、利坯、晒坯、刻花、施釉、烧窑、彩绘、釉色变化等 练泥:从矿区采取瓷石,先以人工用铁锤敲碎至鸡蛋大小的块状,再利用水碓舂打成粉状,淘洗,除去杂质,沉淀后制成砖状的泥块。然后再用水调和泥块,去掉渣质,用双手搓揉,或用脚踩踏,把泥团中的空气挤压出来,并使泥中的水分均匀。这一环节在古窑里我没有见到,深感遗憾,于是我在前往三宝村途中仔细寻觅,有幸亲眼目睹。这种瓷石加工方法历史悠久,应与景德镇制瓷历史同步。

拉坯:将泥团摔掷在辘轳车的转盘中心,随手法的屈伸收放拉制出坯体的大致模样。拉坯是成型的第一道工序。拉坯成型首先要熟悉泥料的收缩率。景德镇瓷土总收缩率大致为18—20%,根据大小品种和不同器型及泥料的软硬程度予以放尺。由于景德镇瓷泥的柔软性,拉制的坯体均比之其他黏土成型的要厚。拉坯不仅要注意到收缩率,而且还要注意到造型。如遇较大尺寸的制品,则要分段拉制,从各个分段部位,可看出拉坯师傅的技艺好坏和水平高低。景德镇陶瓷的特殊美感和瓷文化的形成是与其独特的材质、工艺等有着密不可分的联系,甚至在某种程度上说:景德镇瓷器名扬天下,除当地“天赐”的优质黏土之外,基本上是那些“鬼斧神工”的技艺将这些普通的“东西”变成了人类的“宠物”。由此,真正被“神灵”护佑着的正是这制瓷技艺的不断分工、进化和传承。这千年相传的技艺造就和组成了人类陶瓷史甚至是文明史上最耀眼的光环,这光环让人炫目,也让人敬畏。

固相烧结法制备钛酸钡陶瓷材料

固相烧结法制备BaTiO3 (BTO陶瓷材料 钛酸钡是电子陶瓷材料的基础原料,被称为电子陶瓷业的支柱。它具有高介电常数、低介电损耗、优良的铁电、压电、耐压和绝缘性能,被广泛的应用于制造陶瓷敏感元件,尤其是正温度系数热敏电阻(ptc)、多层陶瓷电容器(MLccs)、热电元件、压电陶瓷、声纳、红外辐射探测元件、晶体陶瓷电容器、电光显示板、记忆材料、聚合物基复合材料以及涂层等。钛酸钡具有钙钛矿晶体结构,用于制造电子陶瓷材料的粉体粒径一般要求在100nm以内。因此BaTiO3粉体粒度、形貌的研究一在此温度以下,1460C以上结晶出来的钛酸钡属于非铁电的六 方晶系6/mmn直是国内外关注的焦点之一。 1材料结构 钛酸钡是一致 性熔融化合物,其 熔点为1618C。点 群。此时,六方晶 系是稳定的。在 1460~130C之间钛 酸钡转变为立方钙

钛矿型结构。在此结构中Ti4+(钛离子)居于02-(氧离子)构成的氧八面体中央,Ba2+(钡离子)则处于八个氧八面体围成的空隙中(见右图)。此时的钛酸钡晶体结构对称性极高,因此无偶极矩产生,晶体无铁电性,也无压电性。 随着温度下降,晶体的对称性下降。当温度下降到130C 时,钛酸钡发生顺电-铁电相变。在130~5C的温区内,钛酸钡为四方晶系4mn点群,具有显著地铁电性,其自发极化强度沿c轴方向,即[001]方向。钛酸钡从立方晶系转变为四方晶系时,结构变化较小。从晶胞来看,只是晶胞沿原立方晶系的一轴(c轴)拉长,而沿另两轴缩短。 当温度下降到5C以下,在5~-90C温区内,钛酸钡晶体 转变成正交晶系mm庶群,此时晶体仍具有铁电性,其自发极化强度沿原立方晶胞的面对角线[011]方向。为了方便起见, 通常采用单斜晶系的参数来描述正交晶系的单胞。这样处理的 好处是使我们很容易地从单胞中看出自发极化的情况。钛酸钡从四方晶系转变为正交晶系,其结构变化也不大。从晶胞来看, 相当于原立方晶系的一根面对角线伸长了,另一根面对角线缩短了,c轴不变。

钛酸钡制法汇总

电子陶瓷材料纳米钛酸钡制备工艺的研究进展 1 前言 钛酸钡是电子陶瓷材料的基础原料,被称为电子陶瓷业的支柱。它具有高介电常数、低介电损耗、优良的铁电、压电、耐压和绝缘性能,被广泛的应用于制造陶瓷敏感元件,尤其是正温度系数热敏电阻(PTC)、多层陶瓷电容器(MLCCS)、热电元件、压电陶瓷、声纳、红外辐射探测元件、晶体陶瓷电容器、电光显示板、记忆材料、聚合物基复合材料以及涂层等。钛酸钡具有钙钛矿晶体结构,用于制 粉体粒度、形造电子陶瓷材料的粉体粒径一般要求在100nm以内。因此BaTiO 3 貌的研究一直是国内外关注的焦点。 钛酸钡粉体制备方法有很多,如固相法、化学沉淀法、溶胶—凝胶法、水热法、超声波合成法等。最近几年制备技术得到了快速发展,本文综述了国内外具有代表性的钛酸钡粉体的合成方法,并在此基础上提出了研究展望。 2 钛酸钡粉体的制备工艺 2.1 固相合成法 固相法是钛酸钡粉体的传统制备方法,典型的工艺是将等量碳酸钡和二氧化钛混合,在1 500℃温度下反应24h,反应式为:BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2↑。该法工艺简单,设备可靠。但由于是在高温下完成固相间的扩散传质,故所得BaTiO3粉体粒径比较大(微米),必须再次进行球磨。高温煅烧能耗较大,化学成分不均匀,影响烧结陶瓷的性能,团聚现象严重,较难得到纯BaTiO3晶相,粉体纯度低,原料成本较高。一般只用于制作技术性能要求较低的产品。 2.2化学沉淀法 2.2.1 直接沉淀法 在金属盐溶液中加入适当的沉淀剂,控制适当的条件使沉淀剂与金属离子反应生成陶瓷粉体沉淀物团。如将Ba(OC3H7)2和Ti(OC5H11)4溶于异丙醇中,加水分解产物可得沉淀的BaTiO3粉体。该法工艺简单,在常压下进行,不需高温,反应条件温和,易控制,原料成本低,但容易引入BaCO3、TiO2等杂质,且粒度分布宽,需进行后处理。 2.2.2 草酸盐共沉淀法 将精制的TiCl4和BaCl2的水溶液混合,在一定条件下以一定速度滴加到草酸溶液中,同时加入表面活性剂,不断搅拌即得到BaTiO3的前驱体草酸氧钛钡沉淀BaTiO(C2O4)4·4H2O(BTO)。该沉淀物经陈化、过滤、洗涤、干燥和煅烧,可得到化学计量的烧结良好的BaTiO3微粒: TiCl4+BaCl2+2H2C2O4+4H2O→BaTiO(C2O4)2·4H2O↓+6HCl, BaTiO(C2O4)2·4H2O→BaTiO3+4H2O+2CO2↑+2CO↑。 该法工艺简单,但容易带人杂质,产品纯度偏低,粒度目前只能达到100nm 左右,前驱体BTO煅烧温度较低,产物易掺杂,难控制前驱体BTO中Ba/Ti的物质的量比;微粒团聚较严重,反应过程中需要不断调节体系pH值。尽管有不同的改进方法,但仍难于实现工业化生产。 2.2.3 柠檬酸盐法 柠檬酸盐法是制备优质BaTiO3微粉的方法之—。由于柠檬酸的络合作用,可以形成稳定的柠檬酸钡钛溶液,从而使得Ba/Ti的物质的量比等于1,化学均匀性高。同时由于取消了球磨工艺,BaTiO3粉体的纯度得到提高。实验中采用喷雾干燥法对柠檬酸钡钛溶液进行脱水处理,制得BaTiO3的前驱体,再在一定温度下处理即可获得BaTiO3粉体。但煅烧得到的BaTiO3粉体易团聚,成本高,难于实现工业化。

压电陶瓷材料的制作方法

一种压电陶瓷材料,其组分及各组分的质量份数为:四氧化三铅2030份、二氧化锆25份、碳酸钡25份、氧化铜15份、二氧化钛13份、镍13份。本技术的成分配比合理,易加工,减少了能源消耗,提高产品质量,增强压电陶瓷性能。 权利要求书 1.一种压电陶瓷材料,其特征在于:其组分及各组分的质量份数为:四氧化三铅20-30份、二氧化锆2-5份、碳酸钡2-5份、氧化铜1-5份、二氧化钛1-3份、镍1-3份。 技术说明书 一种压电陶瓷材料 技术领域 本技术属于陶瓷材料领域,特别是涉及一种压电陶瓷材料。 背景技术 压电陶瓷是一种能够将机械能和电能互相转换的功能陶瓷材料,属于无机非金属材料。压电陶瓷具有敏感的特性,可以将极其微弱的机械振动转换成电信号,可用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等。常用的压电陶瓷有钛酸钡系、锆钛酸铅二元系及在二元系中添加第三种ABO3(A表示二价金属离子,B表示四价金属离子或几种离子总和为正四价)型化合物。

技术内容 本技术的目的在于提出一种压电陶瓷材料,本技术的制作工艺在坯料成型过程中避免了添加聚乙烯醇,废除了排胶过程,缩短了加工时间,减少了能源消耗,排除在锻烧结晶时的杂质渗入,提高产品质量,增强压电陶瓷性能。 本技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。依据本技术提出的一种压电陶瓷材料,其组分及各组分的质量份数为:四氧化三铅20-30份、二氧化锆2-5份、碳酸钡2-5份、氧化铜1-5份、二氧化钛1-3份、镍1-3份。 本技术的成分配比合理,易加工,减少了能源消耗,提高产品质量,增强压电陶瓷性能。 上述说明仅是本技术技术方案的概述,为了能够更清楚了解本技术的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例详细说明。 具体实施方式 实施例一: 一种压电陶瓷材料,其组分及各组分的质量份数为:四氧化三铅20份、二氧化锆2份、碳酸钡2份、氧化铜1份、二氧化钛1份、镍1份。 实施例二: 一种压电陶瓷材料,其组分及各组分的质量份数为:四氧化三铅30份、二氧化锆5份、碳酸钡5份、氧化铜5份、二氧化钛3份、镍3份。 实施例三: 一种压电陶瓷材料,其组分及各组分的质量份数为:四氧化三铅25份、二氧化锆3份、碳酸

陶瓷的生产工艺流程.

陶瓷的生产工艺流程 一、陶瓷原料的分类 (1)粘土类 粘土类原料是陶瓷的主要原料之一。粘土之所以作为陶瓷的主要原料,是由于其具有可塑性和烧结性。陶瓷工业中主要的粘土类矿物有高岭石类、蒙脱石类和伊利石(水云母)类等,但我厂的主要粘土类原料为高岭土,如:高塘高岭土、云南高岭土、福建龙岩高岭土、清远高岭土、从化高岭土等。 (2)石英类 石英的主要成分为二氧化硅(SiO ),在陶瓷生产中,作为瘠性原料加入到陶瓷坯料中时, 2 在烧成前可调节坯料的可塑性,在烧成时石英的加热膨胀可部分抵消部分坯体的收缩。当添加到釉料中时,提高釉料的机械强度,硬度,耐磨性,耐化学侵蚀性。我厂的石英类原料主要有:釉宝石英、佛冈石英砂等。 (3)长石类 长石是陶瓷原料中最常用的熔剂性原料,在陶瓷生产中用作坯料、釉料熔剂等基本成分。在高温下熔融,形成粘稠的玻璃体,是坯料中碱金属氧化物的主要来源,能降低陶瓷坯体组分的熔化温度,利于成瓷和降低烧成温度。在釉料中做熔剂,形成玻璃相。我厂的主要长石类原料有南江钾长石、佛冈钾长石、雁峰钾长石、从化钠长石、印度钾长石等。 二、坯料、釉料制备 (1)配料 配料是指根据配方要求,将各种原料称出所需重量,混合装入球磨机料筒中。我厂坯料的配料主要分白晶泥、高晶泥、高铝泥三种,而釉料的配料可分为透明釉和有色釉。 (2)球磨 球磨是指在装好原料的球磨机料筒中,加入水进行球磨。球磨的原理是靠筒中的球石撞击和磨擦,将泥料颗料进行磨细,以达到我们所需的细度。通常,坯料使用中铝球石进行辅助球磨;釉料使用高铝球石进行辅助球磨。在球磨过程中,一般是先放部分配料进行球磨一段时间后,再加剩余的配料一起球磨,总的球磨时间按料的不同从十几小时到三十多个小时不等。如:白晶泥一般磨13个小时左右,高晶泥一般磨15-17小时,高铝泥一般磨14个小时左右,釉料一般磨33-38小时,但为了使球磨后浆料的细度要达到制造工艺的要求,球磨的总时间会有所波动。

钛酸钡的性质 制备方法 以及用途

1钛酸钡晶体有这样的特性 当它受压力而改变形状的时候,会产生电流,一通电又会改变形状。于是,人们把钛酸钡放在超声波中,它受压便产生电流,由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱。相反,用高频电流通过它,则可以产生超声波。现在,几乎所有的超声波仪器中,都要用到钛酸钡。除此之外,钛酸钡还有许多用途。例如:铁路工人把它放在铁轨下面,来测量火车通过时候的压力;医生用它制成脉搏记录器。用钛酸钡做的水底探测器,是锐利的水下眼睛,它不只能够看到鱼群,而且还可以看到水底下的暗礁、冰山和敌人的潜水艇等。 电子陶瓷用钛酸钡粉体超细粉体技术是当今高科技材料领域方兴未艾的新兴产业之一。由于其具有的高科技含量,粉体细化后产生的材料功能的特异性,使之成为新技术革命的基础产业。钛酸钡粉体是电子陶瓷元器件的重要基础原料,高纯超细钛酸钡粉体主要用于介质陶瓷、敏感陶瓷的制造,其中的多层陶瓷电容器、PTC热敏电阻器件与我们的日常生活密切相关,如PTC热敏电阻在冰箱启动器、彩电消磁器、程控电话机、节能灯、加热器等领域有着广泛的应用;MLC多层陶瓷电容在大规模集成电路方面应用广泛。 2钛酸钡的性质 钛酸钡(BaTiO3)单晶具有优异的光折变性能,具有高的自泵浦相位共轭反射率和二波混频(光放大)效率,在光信息存储方面有巨大的潜在应用前景;同时它也是重要的衬底基片材料。 钛酸钡具有强铁电、压电和介电等特性,是一种非常重要的电子陶瓷

材料,广泛应用于制造各种电子元器件,如高容量电容器、独石电容器、热敏元件、压敏元件和其它敏感元件等领域。目前,在中国钛酸钡年需求在2000吨以上,且正以20%的年增长速度发展,主要依赖进口,或采用固相合成法生产的钛酸钡,前者成本高,后者性能差、能耗大。该院稀有冶金材料研究所采用液化学共沉淀法生产的钛酸钡粉料,具有高纯超细及质量稳定等特点。 高纯电子级钛酸钡是重要的电子元器件原料使用符合要求的高纯原料,按特定的反应顺序,先以四氯化钛和草酸络合形成草酸氧钛阴离子,再与氯化钡进行沉淀反应,然后通过洗涤和控制钡钛比的后处理过程,煅烧后得到高纯电子级的钛酸钡粉体。钛酸钡在直流电场的作用下,在居里点120℃以下会产生持续的极度化效应,极化的钛酸钡具有铁电性能和压电性能。 美国咸斯康星大学研究人员设计出一种复合材料。该材料由钛酸钡晶体与基质锡构成,据说这种材料比金刚石还硬。实验表明,将钛酸钡颗粒植入锡中,所得材料的硬度接近于金刚石的10倍。 研究人员发现,当锡中嵌入钛酸钡颗粒时,相变受到抑制,从而使能量得以贮存。情况有些类似于水在零度时相变成冰,钛酸钡的相变也受温度影响,因此这种材料在温度10度范围内可显示出特高的硬度。但温度范围仅限于40~65℃之间。这比常温要高,研究人员正在努力降低这一温度区间。 地球上蕴藏着极为丰富的钛资源,在构成地球的元素中,钛的丰度占第九位。钛传统的最重要的工业制品是:二氧化钛颜料(俗称钛

钛酸钡的制备工艺以及制备方法

1 前言 钛酸钡是电子陶瓷材料的基础原料,被称为电子陶瓷业的支柱。它具有高介电常数、低介电损耗、优良的铁电、压电、耐压和绝缘性能,被广泛的应用于制造陶瓷敏感元件,尤其是正温度系数热敏电阻(PTC)、多层陶瓷电容器(MLCCS)、热电元件、压电陶瓷、声纳、红外辐射探测元件、晶体陶瓷电容器、电光显示板、记忆材料、聚合物基复合材料以及涂层等。钛酸钡具有钙钛矿晶体结构,用于制造电子陶瓷材料的粉体粒径一般要求在100nm以内。因此BaTiO3粉体粒度、形貌的研究一直是国内外关注的焦点。钛酸钡粉体制备方法有很多,如固相法、化学沉淀法、溶胶—凝胶法、水热法、超声波合成法等。最近几年制备技术得到了快速发展,本文综述了国内外具有代表性的钛酸钡粉体的合成方法,并在此基础上提出了研究展望。 2 钛酸钡粉体的制备工艺 2.1 固相合成法 固相法是钛酸钡粉体的传统制备方法,典型的工艺是将等量碳酸钡和二氧化钛混合,在1 500℃温度下反应24h,反应式为:BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2↑。该法工艺简单,设备可靠。但由于是在高温下完成固相间的扩散传质,故所得BaTiO3粉体粒径比较大(微米),必须再次进行球磨。高温煅烧能耗较大,化学成分不均匀,影响烧结陶瓷的性能,团聚现象严重,较难得到纯BaTiO3晶相,粉体纯度低,原料成本较高。一般只用于制作技术性能要求较低的产品。 2.2化学沉淀法 2.2.1 直接沉淀法在金属盐溶液中加入适当的沉淀剂,控制适当的条件使沉淀剂与金属离子反应生成陶瓷粉体沉淀物团。如将Ba(OC3H7)2和Ti(OC5H11)4溶于异丙醇中,加水分解产物可得沉淀的BaTiO3粉体。该法工艺简单,在常压下进行,不需高温,反应条件温和,易控制,原料成本低,但容易引入BaCO3、TiO2等杂质,且粒度分布宽,需进行后处理。 2.2.2 草酸盐共沉淀法将精制的TiCl4和BaCl2的水溶液混合,在一定条件下以一定速度滴加到草酸溶液中,同时加入表面活性剂,不断搅拌即得到BaTiO3的前驱体草酸氧钛钡沉淀 BaTiO(C2O4)4·4H2O(BTO)。该沉淀物经陈化、过滤、洗涤、干燥和煅烧,可得到化学计量的烧结良好的BaTiO3微粒: TiCl4+BaCl2+2H2C2O4+4H2O→BaTiO(C2O4)2·4H2O↓+6HCl, BaTiO(C2O4)2·4H2O→BaTiO3+4H2O+2CO2↑+2CO↑。 该法工艺简单,但容易带人杂质,产品纯度偏低,粒度目前只能达到100nm左右,前驱体BTO煅烧温度较低,产物易掺杂,难控制前驱体BTO中Ba/Ti的物质的量比;微粒团聚较严重,反应过程中需要不断调节体系pH值。尽管有不同的改进方法,但仍难于实现工业化生产。 2.2.3 柠檬酸盐法柠檬酸盐法是制备优质BaTiO3微粉的方法之—。由于柠檬酸的络合作用,可以形成稳定的柠檬酸钡钛溶液,从而使得Ba/Ti的物质的量比等于1,化学均匀性高。同时由于取消了球磨工艺,BaTiO3粉体的纯度得到提高。实验中采用喷雾干燥法对柠檬酸钡钛溶液进行脱水处理,制得BaTiO3的前驱体,再在一定温度下处理即可获得BaTiO3粉体。但煅烧得到的BaTiO3粉体易团聚,成本高,难于实现工业化。

特种陶瓷制备工艺..

特种陶瓷材料的制备工艺 10材料1班 王俊红,学号:1000501134 摘 要:介绍粉末陶瓷原料的制备技术、特种陶瓷成形工艺、烧结方法。 目前,特种陶瓷中的粉末冶金陶瓷工艺已取得了很大进展,但仍有一些急需解决的问题。 当前阻碍陶瓷材料进一步发展的关键之一是成形技术尚未完全突破。 压力成形不能满足形状复杂性和密度均匀性的要求。 多种胶体原位成形工艺,固体无模成形工艺以及气相成形工艺有望促使陶瓷成形工艺获得关键性突破。 关键词:特种陶瓷;成形;烧结;陶瓷材料 前言:陶瓷分为普通陶瓷和特种陶瓷两大类, 特种陶瓷是以人工化合物为原料(如氧化物、氮化物、碳化物、硼化物及氟化物等)制成的陶瓷。 它主要用于高温环境、机械、电子、宇航、医学工程等方面,成为近代尖端科学技术的重要组成部分。 特种陶瓷作为一种重要的结构材料,具有高强度、高硬度、耐高温、耐腐蚀等优点,无论在传统工业领域,还是在新兴的高技术领域都有着广泛的应用。 因此研究特种陶瓷制备技术至关重要。 正文:特种陶瓷的生产步骤大致可以分为三步:第一步是陶瓷粉体的制备、第二步是成形,第三步是烧结。 特种陶瓷制备工艺流程图 一、 陶瓷粉体的制备 粉料的制备工艺(是机械研磨方法,还是化学方法)、粉料的性质(粒度大小、形态、尺寸分布、相结构)和成形工艺对烧结时微观结构的形成和发展有着巨大的影响,即粉末制备 坯料制备 成型 干燥 烧结 后处理 热压或热等静压烧结 成品

陶瓷的最终微观组织结构不仅与烧结工艺有关,而且还受粉料性质的影响。由于陶瓷的材料零件制造工艺一体化的特点,使得显微组织结构的优劣不单单影响材料本身的性能,而且还直接影响着制品的性能。陶瓷材料本身具有硬、脆、难变形等特点。因此,陶瓷材料的制备工艺显得更加重要。由于陶瓷材料是采用粉末烧结的方法制造的,而烧结过程主要是沿粉料表面或晶界的固相扩散物质的迁移过程。因此界面和表面的大小起着至关重要的作用。就是说,粉末的粒径是描述粉末品质的最重要的参数。因为粉末粒径越小,表面积越大,单位质量粉末的表面积(比表面积)越大,烧结时进行固相扩散物质迁移的界面就越多,即越容易致密化。制备现代陶瓷材料所用粉末都是亚微米(<lμm)级超细粉末,且现在已发展到纳米级超细粉。粉末颗粒形状、尺寸分布及相结构对陶瓷的性能也有着显著使组分之间发生固相反应,得到所需的物相。同时,机械球磨混合无法使组分分的影响。粉末制备方法很多,但大体上可以归结为机械研磨法和化学法两个方面。 传统陶瓷粉料的合成方法是固相反应加机械粉碎(球磨)。其过程一般为:将所需要的组分或它们的先驱物用机械球磨方法(干磨、湿磨)进行粉碎并混合。然后在一定的温度下煅烧。由于达不到微观均匀,而且粉末的细度有限(通常很难小于 l μm 而达到亚微米级),因此人们普遍采用化学法得到各种粉末原料。根据起始组分的形态和反应的不同,化学法可分为以下三种类型: 1.固相法: 化合反应法:化合反应一般具有以下的反应结构式: A(s)+B(s)→C(s)+D(g) 两种或两种以上的固态粉末,经混合后在一定的热力学条件和气氛下反应而成为复合物粉末,有时也伴随一些气体逸出。 钛酸钡粉末的合成就是典型的固相化合反应。等摩尔比的钡盐BaCO3和二氧化钛混合物粉末在一定条件下发生如下反应: BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2↑ 该固相化学反应在空气中加热进行。生成用于PTC制作的钛酸钡盐,放出二氧化碳。但是,该固相化合反应的温度控制必须得当,否则得不到理想的、粉末状钛酸钡。 热分解反应法:

纳米晶钛酸钡陶瓷铁电性能和介电性能的温度依赖性

硅酸盐学报 · 432 ·2013年 DOI:10.7521/j.issn.0454–5648.2013.04.02 纳米晶钛酸钡陶瓷铁电性能和介电性能的温度依赖性 刘佳1,杨仁波1,邓湘云1,2,谭忠文1,李德军1,王晓慧3,李龙土3 (1. 天津师范大学物理与电子信息学院,天津 300387;2. 热带岛屿资源先进材料教育部重点实验室,硅锆钛 资源综合开发与利用海南省重点实验室,海南大学材料与化工学院,海口 570228;3. 清华大学材料 科学与工程系,新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室,北京 100084) 摘要:研究50nm BaTiO3陶瓷的铁电性能、介电性能的温度依赖性,其介温谱和介电损耗谱具有明显的弥散相变特征,当频率为1kHz时计算得到弥散指数γ为1.60。不同温度下的介电常数–电场强度(ε–E)曲线显示,介电异常发生在110~120℃的温度范围内,110℃时的介电可调性为20.2%,介电损耗小于0.02。压电位移曲线计算得到50nm BaTiO3陶瓷的压电系数d33为45pm/V。 关键词:纳米晶钛酸钡陶瓷;铁电性;弥散相变;压电系数 中图分类号:TN305 文献标志码:A 文章编号:0454–5648(2013)04–0432–05 网络出版时间:2013–03–02 9:39 网络出版地址:https://www.wendangku.net/doc/a08549074.html,/kcms/detail/11.2310.TQ.20130302.0939.001.html Temperature Dependence on the Dielectric and Ferroelectric Properties of Nanocrystalline BaTiO3 Ceramics LIU Jia1,YANG Renbo1,DENG Xiangyun1,2,TAN Zhongwen1,LI Dejun1,WANG Xiaohui3,LI Longtu3 (1. College of Physics and Electronic Information, Tianjin Normal University, Tianjin 300387, China; 2. Key Lab of Advanced Materials of Tropical Island Resources, Ministry of Education, Hainan Provincial Key Laboratory of Research on Utilization of Si–Zr–Ti Resources, Materials and Chemical Engineering Institute, Hainan University, Haikou 570228, China; 3. Department of Materials Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China) Abstract: The temperature dependence on the dielectric and ferroelectric properties of dense BaTiO3 ceramic with the nanocrystalli-nes of 50nm was investigated. The relationship between the dielectric constant and loss tangent with respect to temperature effect was analyzed, and a significant diffuse phase transition was observed. The dispersion parameter was calculated to be 1.60 at 1kHz. The dielectric constant–electric field (ε–E) loops at different temperatures showed that the permittivity anomalies occurred in a tempera-ture range of 110–120. The dielectric constant tunability was 20.2% at 110 ℃, and the dielectric loss tangent was < ℃0.02. Moreover, the positive piezoelectric coefficient d33 of 45pm/V was determined from the slope of the loops. Key words: nanocrystalline barium titanate ceramic; ferroelectricity; diffuse phase transition; piezoelectric coefficient 1 Introduction Barium titanate (BaTiO3) with a perovskite structure has been widely used as a ferroelectric material for mul-tilayer ceramics capacitors, embedded capacitance in printed circuit boards, thermal imaging, actuators, piezo-electric transducers and ferroelectric memories, due to its high dielectric constant and low losses.[1–2] Some studies revealed that the grain size of BaTiO3 has an effect on the dielectric properties.[3–4] It is thus important to investigate the properties of BaTiO3 with respect to the effect of the grain size in order to find the possible limit of ferroelec-tricity and elucidate the dielectric property of the ferro-electrics components as well. Recently, Zhao, et al.[5] synthesized BaTiO3 ceramic with the grain size in the range from 50 to 1200nm by a spark plasma sintering 收稿日期:2012–06–08。修订日期:2012–07–20。 基金项目:国家“863”计划(2012AA03A610);国家“973”计划(2002- CB613301);国家自然科学基金(50872093)资助项目。 第一作者:刘佳(1987—),女,硕士研究生。 通信作者:邓湘云(1964—),女,博士,教授。Received date:2012–06–08. Revised date: 2012–07–20. First author: LIU Jia (1987–), female, Master candidate. E-mail: liujia0066@https://www.wendangku.net/doc/a08549074.html, Correspondent author: DENG Xiangyun (1964–), female, Ph.D., Professor. E-mail: xiangyundtj@https://www.wendangku.net/doc/a08549074.html, 第41卷第4期2013年4月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 41,No. 4 April,2013

钛酸钡

题目:关于压电陶瓷之钛酸钡的简单分析班级: 姓名: 学号:

摘要: 传统的压电陶瓷大多是含铅陶瓷,其中氧化铅(或四氧化三铅)约占原料总质量的70%左右,在制备、使用及废弃处理过程中,都会给环境和人类带来危害。从生态环境保护和社会可持续发展战略的实施来看,压电陶瓷的无铅化是其发展的必然趋势。ABO3型钙钛矿结构的BaTiO3(BT)是最早发现的无铅压电陶瓷,也是最先获得应用的压电陶瓷材料。 关键字:无铅陶瓷钛酸钡环保 一、压电陶瓷简介 压电材料是微机电系统(MEMS)常用的一种功能材料。压电材料的主要属性是,其弹性效应和电极化效应在机械应力或电场(电压)作用下将发生相互耦合,也就是应力-应变-电压之间存在内在联系。压电效应有正负之分,正压电效应在机械应力作用下,将机械能转换为电能;负压电效应则在电压作用下,将电能转换为机械能。利用正压电效应感知外界的机械能,可以制作微传感器;利用逆压电效应作为驱动力,可以制作压电微执行器。 陶瓷材料是以化学合成物质为原材料,经过精密的成型烧结而成。烧结前,严格控制合成物质的组份比,便可以研制成适合多种用途的功能陶瓷,如压电陶瓷(电致伸缩材料)、半导体陶瓷、导体陶瓷、磁性陶瓷及多孔陶瓷等。压电陶瓷是陶瓷经过电极化之后形成的,电极化之后的压电陶瓷为各向异性的多晶体。常用的压电陶瓷有钛酸钡(BT)、锆钛酸铅(BZT)、改性锆钛酸铅、偏铌酸铅(PN)、铌酸铅钡锂(PBLN)、改性钛酸铅等。 下面主要针对压电陶瓷常用的材料钛酸钡(BT)的机理及应用问题做简单分析 二、钛酸钡陶瓷特点及应用 自20世纪40年代年发现钛酸钡陶瓷的压电性以来,压电陶瓷的发展已有60余年。压电陶瓷作为一类重要的、国际竞争极为激烈的功能材料,其应用已遍及人类生产及生活的各个角落。然而,传统的压电陶瓷大多是含铅陶瓷,其中氧化铅(或四氧化三铅)约占原料总质量的70%左右,在制备、使用及废弃处理过程中,都会给环境和人类带来危害。从生态环境保护和社会可持续发展战略的实施来看,压电陶瓷的无铅化是其发展的必然趋势。ABO3型钙钛矿结构的BaTiO3(BT)是最早发现的无铅压电陶瓷,也是最先获得应用的压电陶瓷材料。 钛酸钡晶体有一般压电材料的共有特性:当它受压力而改变形状的时候,会产生电流,一通电又会改变形状。于是,人们把钛酸钡放在超声波中,它受压便产生电流,由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱。相反,用高频电流通过它,则可以产生超声波。现在,几乎所有的超声波仪器中,都要用到钛酸钡。除此之外,钛酸钡还有许多用途。例如:铁路

钛酸钡粉体制备

钛酸钡纳米粉体的制备方法 摘要:钛酸钡粉体是陶瓷工业的重要原料,本文将简要介绍钛酸钡纳米粉体的一些制备工业,如固相法、水热法、溶胶-凝胶法、沉淀法等。 关键词:钛酸钡;粉体;制备方法; 1.引言 钛酸钡是制备陶瓷电容器和热敏电阻器等许多介电材料和压电材料的主要原料, 近几年来, 随着陶瓷工业和电子工业的快速发展,BaTiO3 的需求量将不断增加,对其质量要求也越来越高。制备高纯、超细粉体材料是提高电子陶瓷材料性能的主要途径。所以高纯、均匀、超细乃至纳米化钛酸钡的制备研究一直 是各国科学家的研究重点。钛酸钡的应用越来越广泛。目前制备钛酸钡的方法主要有:共沉淀法、溶胶- 凝胶法、固相法、反相微乳液法、水热法。 2.钛酸钡粉体的制备工艺 2.1固相研磨-低温煅烧法 传统钛酸钡的制备主要采用高温煅烧碳酸钡和二氧化钛的混合物或高温煅 烧草酸氧钛钡的方法, 它是我国目前工业制备钛酸钡的主要方法, 但由于煅烧 温度高达1000~ 1200℃, 因而制得的粉体硬团聚严重、颗粒大而粒度分布不均匀, 纯度低, 烧结性能差。 朱启安[1]等采用室温下将氢氧化钡与钛酸丁酯混合研磨, 再在较低温度( < 300 ℃) 下煅烧的方法制得了钡钛物质的量比约为1. 0、颗粒大小分布均匀、粒径在15~ 20nm 的钛酸钡纳米粉体, 既克服了高温固相煅烧法反应温度高、产品质量低的缺点, 又克服了液相法在水溶液中制备易引入杂质、粒子易团聚等缺点其煅烧温度比传统的固相反应法降低了约700 ~900℃ 2.2水热法合成 水热合成是指在密封体系如高压釜中, 以水为溶剂, 在一定的温度和水的 自生压力下, 原始混合物进行反应的一种合成方法。由于在高温、高压水热条件下, 能提供一个在常压条件下无法得到的特殊的物理化学环境, 使前驱物在反 应系统中得到充分的溶解, 并达到一定的过饱和度, 从而形成原子或分子生长 基元, 进行成核结晶生成粉体或纳米晶[2]。 水热法制备的粉体, 晶粒发育完整、粒度分布均匀、颗粒之间少团聚, 可以得到理想化学计量组成的材料, 其颗粒度可控, 原料较便宜, 生成成本低。而且粉体无须煅烧, 可以直接用于加工成型, 这就可以避免在煅烧过程中晶粒的 团聚、长大和容易混入杂质等缺点[2]。 2.3 溶胶凝胶法 钛酸钡( BaTiO3 ) 在当今科技领域里占有重要地位, 它是电子陶瓷领域应用最广泛的材料之一。钛酸钡是钛酸盐系电子陶瓷的主要原料, 是一种具有高介电常数和低介电损耗的铁电材料,被广泛应用于制作热敏电阻器( PTCR) 、多层陶瓷电容器(MLCC) 、电光器件和DRAM 器件。现代技术要求BaTiO3 粉料具有高纯、

钛酸钡的发展与趋势

钛酸钡的发展与趋势 于长海 (南京理工大学江苏南京 210094) 摘要:钛酸钡具有高的介电常数和低介电损耗特点,优良的铁电、压电和绝缘性能,广泛地应用于制造陶瓷敏感元件、多层陶瓷电容器、记忆材料等方面,本文就钛酸钡的合成方法及研究进展进行综述,并对其发展方向进行展望。 关键词::钛酸钡制备研究进展 1.前言 钛酸钡是钛酸盐系列电子陶瓷的基础母体原料,被称为电子陶瓷业的支柱。作为一种铁电材料,具有高的介电常数和低介电损耗特点,有优良的铁电、压电、耐压和绝缘性能,附加值高,发展前景广阔。广泛地应用于制造陶瓷敏感元件,尤其是正温度系数热敏电阻(PTC),多层陶瓷电容器(MLCCS),热电元件,压电陶瓷,声纳,红外辐射探测,晶体陶瓷电容器,电光显示板,记忆材料,聚合物基复合材料以及涂层等。钛酸钡具有钙钛矿晶体结构,最近作为手机电子器件的比重越来越大.要求钛酸钡微粒在100nm以内,以进~步制备高容量,高性能的多层陶瓷电容器。因此,对纳米BaTi03粉体的制备及其形貌的控制一直是纳米科技领域的一个研究热点,各项制备技术也得到了很大发展.如固相法、化学沉淀法、溶胶——凝胶法、水热法、超声波合成法等,而水热合成法是指在密封高压釜中,以水为溶剂,在一定的温度和仍有许多问题需要探索和研究,反应机理也有待近一步探讨。据报道,钛酸钡可以在水溶性大分子修饰下以较低温度条件下合成,得到形貌及尺寸可控的纳米结构,为了更好的了解钛酸钡的合成现状,本文就钛酸钡的合成方法及研究进展进行综述,并对其发展方向进行展望。 2.钛酸钡的合成法 2.1固相合成法 固相法是钛酸钡粉体的传统制备方法,典型的是将等tool的碳酸钡和二氧化钛混合,在1500°C反应24h制得[1]。其反应式: BaCO3+TiO2→BaTi03+CO2↑ 该方法工艺简单,设备可靠,但由于该方法依靠高温固相间扩散传质,故所得粉体BaTi03,粒径大(几个微米),必须再次进行球磨;高温煅烧,能耗较大;化学成分不均匀,影响烧结陶瓷的性能;团聚现象严重;较难得到纯BaTi03晶相,总有少量BaTi03或其它钡钛化合物残留在陶瓷中,粉体纯度低;原料成本较昂贵。由于固相法制取的BaTi03,粉体质量较低.一般只使用于制作技术性能要求低的产品。 2.2化学沉淀法 2.2.1直接沉淀法

钛酸钡功能陶瓷制备及应用

纳米钛酸钡制备工艺的研究进展 摘要:综述了目前国内外制备纳米陶瓷材料BaTiO 粉体的主要方法,包括固相烧结法、化学沉淀法和水热合成法等多种工艺,分析了各种合成方法制备工艺的特点与不足,并提出了其发展方向。 关键词:纳米钛酸钡;电子陶瓷;制备工艺;研究进展 Abstract:Barium titanate(BaTiO3)is an important functional dielectric materials.A number of recent advancementpreparation technology of BaTiO3 were reviewed in this paper.The most important method such as the sol—gel,hydrothermal and chemical precipitation are introduced.The merit and drawback of these techniques were discussed.The developments of the preparation technology of nm-sized barium titanate is presented. Key words:nano-barium titanate;electronic ceramic;preparation technology ;advance 1前言 钛酸钡是电子陶瓷材料的基础原料,被称为电子陶瓷业的支柱。它具有高介电常数、低介电损耗、优良的铁电、压电、耐压和绝缘性能,被广泛的应用于制造陶瓷敏感元件,尤其是正温度系数热敏电阻( ptc)、多层陶瓷电容器(MLccs)、热电元件、压电陶瓷、声纳、红外辐射探测元件、晶体陶瓷电容器、电光显示板、记忆材料、聚合物基复合材料以及涂层等。钛酸钡具有钙钛矿晶体结构,用于制造电子陶瓷材料的粉体粒径一般要求在100nm以内。因此BaTiO3粉体粒度、形貌的研究一直是国内外关注的焦点之一。钛酸钡粉体制备方法有很多,如固相法、化学沉淀法、溶胶一凝胶法、水热法、超声波合成法等。最近几年制备技术得到了快速发展,本文综述了国内外具有代表性的钛酸钡粉体的合成方法,并在此基础上提出了研究展望。 2 钛酸钡粉体的制备工艺 2.1 固相合成法 固相法是钛酸钡粉体的传统制备方法,典型的工艺是将等量碳酸钡和二氧化钛混合,在1 500℃温度下反应24 h,反应式为:BaCO3+TiO→BaTiO3+CO2↑。该法工艺简单,设备可靠。但由于是在高温下完成固相间的扩散传质,故所得BaTiO3粉体粒径比较大(微米),必须再次进行球磨。高温煅烧能耗较大,化学成分不均匀,影响烧结陶瓷的性能,团聚现象严重,较难得到纯BaTiO3,晶相,粉体纯度低,原料成本较高。一般只用于制作技术性能要求较低的产品。 2.2 化学沉淀法 2.2.1 直接沉淀法在金属盐溶液中加入适当的沉淀剂,控制适当的条件使沉淀剂与金属离子反应生成陶瓷粉体沉淀物翻。如将Ba(OC3H7)2和Ti(OC5H11)4溶于异丙醇中,加水分解

钛酸钡制备方法之固相法

固相法制备钛酸钡 来源:世界化工网(https://www.wendangku.net/doc/a08549074.html,) 固相法师将等物质的量的钡化合物(如BaCO3)和钛化合物(如TiO2)混合,研磨后,在如干个压力下挤压成型,然后与1200℃进行煅烧,煅烧物再粉碎,湿磨,压滤,干燥,研磨,即得钛酸钡粉体成品。 该工艺的流程稍长一些,通常固相法具有工艺、设备简单,原料易得的优点。所用的钡原料主要是碳酸钡,也有用草酸钡、氧化钡或柠檬酸钡等;钛原料一般是二氧化钛。 原料BaCO3和TiO2的化学成分、纯度、晶型、粒径等是至关重要的因素。BaCO3要注意分析碱金屑氧化物及SrO的含量。如K+ ,Na + 多,则导致BaTiO3瓷烧结时粘壁和难以半导体化;SrO多则烧结困难,但能提高介电常数。氯化法生产的TiO2可除去Nb2O5。,而硫酸法生产的TiO2,要使Nb2O5含量低于0.2%是很困难的,而

Nb2O5的存在不利于半导体化。 影响固相法产品质量和能耗的其他重要因素分述如下: (1)原料颗粒大小的影响在固相反应中,所用粉末较径越大,所需反应时间越长,温度越高。即使粉末很细,若混合不好,备组分之 间结成块状,也会出现与使用大额粒粉末相同的现象。一般情况 TiO2粒径越大,反应速度越僵,正钛酸钡副产物越多。若用氯化 法所得了TiO2粉末时,在O2和CO2气氛中,反应可在低干1000℃下完成、得到精细的BaTiO3粉末,颗粒小于0.15μm,反应活 性明显地增加。当颗粒大小基本一样,而聚集状态不同时,如用 高度分散的TiO2,BaTiO3是唯一的产物;而用聚集的TiO2,, 则生成Ba2TiO4,BaTi4O9副产物。通过球磨破坏大的TiO2: 集体,可以减少副产物的量。延长球磨时间,产品质量基本上一 致,同细TiO2情况一样。BaTiO3的颗粒大小可由原料TiO2颗 粒大小来控制,而与BaCO3颗粒大小无关。 (2)研磨状态的影响研磨可以加快生成BaTiO3的反应速度,并可降低反应温度。等物质的量混合研磨,可使颗粒明显的减小,在混 合研磨20h后,BaCO3与TIO2在715℃便开始反应并达到高峰,。 若分别研磨欲达到平均粒径10-3 ——10 -4 mm TiO2和平均长 度10-3 mm针状BaCO3是比较困难的,在真空下混合研磨48h,500℃便开始反应,生成BaTiO3,800℃反应完成,而不研磨750℃才开始反应,1100℃终止。 (3)原料TiO2结晶类型的影响在BaCO3和TiO2反应中,TiO2

陶瓷生产工艺设计

一陶瓷生产工艺流程 二原料 菱镁矿,煤矸石,工业氧化铝,氧化钙,二氧化硅,氧化镁。三坯料的制备 1原料粉碎 块状的固体物料在机械力的作下而粉碎,这种使原料的处理操作,即为原料粉碎。(1)粗碎 粗碎装置常采用颚式破碎机来进行,可以将大块原料破碎至40-50毫米的碎块,

这种破碎机是无机材料工厂广泛应用的醋碎和中碎机械。是依靠活动颚板做周期性的往复运动,把进入两颚板间的物料压碎,颚式破碎机具有结构简单,管理和维修方便,工作安全可靠,使用范围广等优点。它的缺点是工作间歇式,非生产性的功率消耗大,工作时产生较大的惯性力,使零件承受较大的负荷,不适合破碎片状及软状粘性物质。破碎比较大的破碎机的生产能力计算方法如下: G=0.06upkbsd/tanq 式中G破碎机生产能力,Kg/h u物料的松动系数,0.6-0.7 P物料的密度 K每分钟牙板摆动次数,次/MIN b进料口长度,单位米 S牙板之开程单位米 Q钳角D破碎后最大物料的直单位毫米 (2)中碎 碾轮机是常用的中碎装置。物料是碾盘与碾轮之间相对滑动与碾轮的重力作用下被碾磨与压碎的,碾轮越重尺寸越大,则粉碎力越强。陶瓷厂用于制备坯釉料的轮碾机常用石质碾轮和碾盘。一般轮子直径为物料块直径的14-40倍,硬质物料取上限,软质物料物料下限。 轮碾机碾碎的物料颗粒组成比较合理,从微米颗粒到毫米级粒径,粒径分布范围广,具有较合理的颗粒范围,常用于碾碎物料。 (3)细碎 球磨机是陶瓷厂的细碎设备。在细磨坯料和釉料中,其起着研磨和混合的作用。陶瓷厂多数用间歇式湿法研磨坯料和釉料,这是由于湿式球磨时水对原料的颗粒表面的裂缝有劈尖作用,其研磨效率比干式球磨高,制备的可塑泥和泥浆的质量比矸干磨得好。泥浆除铁比粉除铁磁阻小效率高,而且无粉尘飞扬。 (4)筛分 筛分是利用具有一定尺寸的孔径或缝隙的筛面进行固体颗粒的分级。当粉粒经过筛面后,被分级成筛上料和筛下料两部分。筛分有干筛和湿筛。干筛的筛分效率主要取决于物料温度。物料相对筛网的运动形式以及物料层厚度。当物料湿度和粘性较高时,容易黏附在筛面上,使筛孔堵塞,影响筛分效率。当料层较薄而筛面与物料之间相对运动越剧烈时,筛分效率就越高,湿筛和干筛的筛分效果主要却决于料将的稠度和黏度。 陶瓷厂常用的筛分机有摇动筛,回转筛以及振筛。 (5)除铁 (6)A磁选条件 坯料和釉料中混有铁质将使制品外观受到影响,如降低白度,产生斑点。因此,原料处理与坯料制备中,除铁是一个很重要的工序。 从物理学中,作用在单位质量颗粒上磁力为 F=RHdH/dh

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