鈦酸鋇合成工藝技術(shù)概述

鈦酸鋇合成工藝2009年4月鈦酸鋇是一種既不溶于水又耐熱性很好的新型強(qiáng)電體，所以有很大的實(shí)用價(jià)值。尤其在半導(dǎo)體技術(shù)和絕緣技術(shù)上顯得更為重要。（右圖為鈦酸鋇晶體元件）自從1987年由意大利的A.piccini首次用氟氧欽酸鋇灼燒制得BaTiO3以來，在一百多年的時(shí)間里，各種合成方法相繼而生。隨著電子工業(yè)的發(fā)展，鈦酸鋇的用途將會(huì)更加廣泛。鈦酸鋇為淺灰色結(jié)晶，熔點(diǎn)約為1625℃，比重為6.0．溶于濃硫酸、鹽酸及氫氟酸，不溶于熱的稀硝酸、水及堿。具有五種結(jié)晶變型：六方晶型、立方晶型、四方晶型、正方晶型、三方晶型。室溫下以正方晶型穩(wěn)定。有毒，介電常數(shù)很高。當(dāng)BaTiO3受到高電流電場作用時(shí)，在居里點(diǎn)120℃以下會(huì)產(chǎn)生持續(xù)的極化效應(yīng)。極化的鈦酸鋇有兩個(gè)重要的性質(zhì)；鐵電性和壓電性。BaTiO3鐵電晶體中存在許多自發(fā)極化方向不同的小區(qū)域，每個(gè)區(qū)域由很多自發(fā)極化方向相同的晶胞構(gòu)成，這些小區(qū)域稱為“電疇”。具有電疇結(jié)構(gòu)的晶體稱為鐵電晶體或鐵電體BaTiO3四方相和立方相間的相變溫度，即鐵電晶體失去自發(fā)極化（電疇結(jié)構(gòu)消失）的最低溫度稱為居里溫度Tc（BaTiO3居里溫度約120℃）可看出：1、明顯的非線性2、居里溫度摻雜改性離子半徑相差較大、電價(jià)不同，固溶極限很小，但能使陶瓷性能顯著變化（有的加入物有移峰效應(yīng)，稱作移峰劑）。改變：居里峰寬度（溫度穩(wěn)定性）；居里溫度；峰值介電常數(shù)；陶瓷致密度等等。固相燒結(jié)法等摩爾混合，1250~1300℃下煅燒，固相反應(yīng)，合成的欽酸鋇再粉碎。控制好隧道窯的燒結(jié)溫度和時(shí)間是該工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。優(yōu)點(diǎn)：簡便易行，成本低，適應(yīng)面廣缺點(diǎn)：是必須依賴機(jī)械粉碎，長時(shí)間地粉碎會(huì)使物料造成嚴(yán)重污染;而且不易很準(zhǔn)確地把握配料，物料不易混合均勻，反應(yīng)也很難進(jìn)行得十分徹底;產(chǎn)品純度低;粒徑大，但分均一性差，不能滿足生產(chǎn)高級電子陶瓷的需要。此法生產(chǎn)的BaTiO3粉末平均粒徑為4μm，純度98.8%。

球磨是最常用的一種粉碎和混合裝置。被粉碎的物料和球磨介質(zhì)(亦稱料和球)裝在一個(gè)圓筒形球磨罐中。球磨罐旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶動(dòng)球撞擊和研磨物料，達(dá)到粉碎的目的。一般來說，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速越大，粉碎效率越高，但當(dāng)球磨機(jī)轉(zhuǎn)速超過臨界轉(zhuǎn)速時(shí)就失去粉碎作用。1、材料的細(xì)化助磨劑對粉體的吸附作用2、除鐵制備粉料料時(shí)往往往混入鐵鐵質(zhì)，常常采用電電磁除鐵鐵器除去去其中的的鐵質(zhì)。。電磁除除鐵器有有干式和和濕式。。3、過濾一般采用用壓濾的的方法除除去濕法法細(xì)磨漿漿料中的的水。困料困料是為為使壓濾濾出來的的泥餅水水分分布布均勻，，常把泥泥餅放在在避光、、空氣不不流通的的室內(nèi)或或密閉容容器內(nèi)，，保持10一20天。練泥經(jīng)過壓濾濾、困料料的坯料料組織疏疏松、不不均勻，，含有大大量的氣氣泡，可可塑性降降低，擠擠壓成型型性差。。采用練練泥的方方法可除除去坯料料中的氣氣泡，提提高其均均勻性和和致密度度。4、干燥、、造粒采用干壓壓成型時(shí)時(shí)，造粒粒是重要要的工藝藝之一。。造粒工藝藝是將已已經(jīng)磨得得很細(xì)的的粉料，，經(jīng)過干干燥，加加黏合劑劑，做成成流動(dòng)性性好的約約0.1mm左右的顆顆粒。一一般造粒粒工藝分分為加壓壓造粒法法和噴霧霧造粒法法?，F(xiàn)代陶瓷瓷材料生生產(chǎn)中，，常用成成型方法法包括擠壓成型型、干壓成型型、熱壓鑄成成型、注漿成型型、軋膜成型型、等靜壓成成型和流延成型型等。5、成型把粉料裝裝入富有有彈件的的塑料或或橡皮模模具中，，放入等等靜壓機(jī)機(jī)的高壓壓密閉容容器內(nèi)，，液壓成成型。（1）由于橡橡皮模具具在各方方向受到到的壓力力均等，，坯·體的各個(gè)個(gè)方向被被均勻地地壓實(shí)，，因此制制得的坯坯體密度度高、均均勻性好好，燒成成收縮小小，不易易變形和和介裂．．不分層層，不易易產(chǎn)生變變形和開開裂的廢廢品；（2）可制造大幾幾何尺寸和異異型制品；（3）坯料不必加加黏合劑(含水量1％一4％的粉料即可可)，有利于燒成成和降低瓷件件的氣孔率；；（4）坯件的機(jī)械械強(qiáng)度高、可可以滿足毛坯坯處理和機(jī)加加工的需要；；（5）不需要金屬屬模具，模具具制造方便，，成本低。使成型的坯體體在高溫作用用下致密化，，完成預(yù)期的的物理化學(xué)反反應(yīng)，使陶瓷瓷件具有需要要的組成結(jié)構(gòu)構(gòu)和物理化學(xué)學(xué)性能過程。。該過程通常分分為從室混至至最高燒成溫溫度時(shí)的升溫溫階段、高溫溫時(shí)的保溫階階段和從最高高溫度降至室室溫的冷卻階階段，有時(shí)還還包括燒成后后的處理階段段。升溫階段圖(a)在811℃和982℃有兩個(gè)吸熱熱峰，它分別別對應(yīng)BaTiO3由斜方轉(zhuǎn)變?yōu)闉榱浇Y(jié)構(gòu)和和內(nèi)六方轉(zhuǎn)變變?yōu)樗姆浇Y(jié)構(gòu)構(gòu)的相變溫度度。圖(b)中差熱曲線在在1100一1150℃出現(xiàn)一個(gè)極極強(qiáng)的吸熱峰峰，同時(shí)體積積發(fā)生急劇膨膨脹，這標(biāo)志志著BaTiO3的合成，此階階段升溫速度度不宜過快。。保溫階段各組分充分進(jìn)進(jìn)行物理和化化學(xué)變化，以以獲得要求的的致密、結(jié)構(gòu)構(gòu)和性能。冷卻階段伴隨液相凝固固、析晶、相相變等6、燒結(jié)倒焰窯隧道窯隧道窯兩側(cè)及及頂部有固定定的墻壁及拱拱頂，底部鋪鋪設(shè)的軌道上上運(yùn)行著窯車車。燃燒設(shè)備備設(shè)在隧道窯窯的中部兩側(cè)側(cè)，構(gòu)成了固固定的高溫帶—燒成帶，燃燒產(chǎn)生的高高溫?zé)煔庠谒硭淼栏G前端煙煙囪或引風(fēng)機(jī)機(jī)的作用下，，沿著隧道向向窯頭方向流流動(dòng)，同時(shí)逐逐步地預(yù)熱進(jìn)進(jìn)入窯內(nèi)的制制品，這一段段構(gòu)成了隧道道窯的預(yù)熱帶。在隧道窯的窯窯尾鼓入冷風(fēng)風(fēng)，冷卻隧道道窯內(nèi)后一段段的制品，鼓鼓入的冷風(fēng)流流經(jīng)制品而被被加熱后，再再抽出送入干干燥器作為干干燥生坯的熱熱源，這一段段便構(gòu)成了隧隧道窯的冷卻帶。隧道窯與間歇歇式的舊式倒倒焰窯相比較較的優(yōu)點(diǎn)：1、生產(chǎn)連續(xù)化化，周期短，，產(chǎn)量大，質(zhì)質(zhì)量高；2、利用逆流原原理工作，因因此熱利用率率高，燃料經(jīng)經(jīng)濟(jì)，較倒焰焰窯可以節(jié)省省燃料50-60%左右；3、燒成時(shí)間減減短，比較普普通大窯由裝裝窯到出空需需要3-5天，而隧道窯窯約有20小時(shí)左右就可可以完成；4、節(jié)省勞力。。不但燒火時(shí)時(shí)操作簡便，，而且裝窯和和出窯的操作作都在窯外進(jìn)進(jìn)行，也很便便利；5、提高質(zhì)量。。預(yù)熱帶、燒燒成帶、冷卻卻帶三部分的的溫度，常常常保持一定的的范圍，容易易掌握其燒成成規(guī)律，因此此質(zhì)量也較好好，破損率也也少；6、窯和窯具都都耐久。因?yàn)闉楦G內(nèi)不受急急冷急熱的影影響，所以窯窯體使用壽命命長，一般5-7年才修理一次次。其他合成方法法——醇鹽水解法制得的BaTiO3粉末平均粒徑徑為5一15nm，純度為99.99%。就目前來說說，此法制備備的粉體純度度最高、粒度度最細(xì)，化學(xué)學(xué)活性最強(qiáng)。。此法與草酸法法的區(qū)別