钛酸钡合成工艺技术概述

钛酸钡合成工艺2009年4月钛酸钡是一种既不溶于水又耐热性很好的新型强电体，所以有很大的实用价值。尤其在半导体技术和绝缘技术上显得更为重要。（右图为钛酸钡晶体元件）自从1987年由意大利的A.piccini首次用氟氧钦酸钡灼烧制得BaTiO3以来，在一百多年的时间里，各种合成方法相继而生。随着电子工业的发展，钛酸钡的用途将会更加广泛。钛酸钡为浅灰色结晶，熔点约为1625℃，比重为6.0．溶于浓硫酸、盐酸及氢氟酸，不溶于热的稀硝酸、水及碱。具有五种结晶变型：六方晶型、立方晶型、四方晶型、正方晶型、三方晶型。室温下以正方晶型稳定。有毒，介电常数很高。当BaTiO3受到高电流电场作用时，在居里点120℃以下会产生持续的极化效应。极化的钛酸钡有两个重要的性质；铁电性和压电性。BaTiO3铁电晶体中存在许多自发极化方向不同的小区域，每个区域由很多自发极化方向相同的晶胞构成，这些小区域称为“电畴”。具有电畴结构的晶体称为铁电晶体或铁电体BaTiO3四方相和立方相间的相变温度，即铁电晶体失去自发极化（电畴结构消失）的最低温度称为居里温度Tc（BaTiO3居里温度约120℃）可看出：1、明显的非线性2、居里温度掺杂改性离子半径相差较大、电价不同，固溶极限很小，但能使陶瓷性能显著变化（有的加入物有移峰效应，称作移峰剂）。改变：居里峰宽度（温度稳定性）；居里温度；峰值介电常数；陶瓷致密度等等。固相烧结法等摩尔混合，1250~1300℃下煅烧，固相反应，合成的钦酸钡再粉碎。控制好隧道窑的烧结温度和时间是该工艺的关键环节。优点：简便易行，成本低，适应面广缺点：是必须依赖机械粉碎，长时间地粉碎会使物料造成严重污染;而且不易很准确地把握配料，物料不易混合均匀，反应也很难进行得十分彻底;产品纯度低;粒径大，但分均一性差，不能满足生产高级电子陶瓷的需要。此法生产的BaTiO3粉末平均粒径为4μm，纯度98.8%。

球磨是最常用的一种粉碎和混合装置。被粉碎的物料和球磨介质(亦称料和球)装在一个圆筒形球磨罐中。球磨罐旋转时，带动球撞击和研磨物料，达到粉碎的目的。一般来说，球磨机转速越大，粉碎效率越高，但当球磨机转速超过临界转速时就失去粉碎作用。1、材料的细化助磨剂对粉体的吸附作用2、除铁制备粉料料时往往往混入铁铁质，常常采用电电磁除铁铁器除去去其中的的铁质。。电磁除除铁器有有干式和和湿式。。3、过滤一般采用用压滤的的方法除除去湿法法细磨浆浆料中的的水。困料困料是为为使压滤滤出来的的泥饼水水分分布布均匀，，常把泥泥饼放在在避光、、空气不不流通的的室内或或密闭容容器内，，保持10一20天。练泥经过压滤滤、困料料的坯料料组织疏疏松、不不均匀，，含有大大量的气气泡，可可塑性降降低，挤挤压成型型性差。。采用练练泥的方方法可除除去坯料料中的气气泡，提提高其均均匀性和和致密度度。4、干燥、、造粒采用干压压成型时时，造粒粒是重要要的工艺艺之一。。造粒工艺艺是将已已经磨得得很细的的粉料，，经过干干燥，加加黏合剂剂，做成成流动性性好的约约0.1mm左右的颗颗粒。一一般造粒粒工艺分分为加压压造粒法法和喷雾雾造粒法法。现代陶瓷瓷材料生生产中，，常用成成型方法法包括挤压成型型、干压成型型、热压铸成成型、注浆成型型、轧膜成型型、等静压成成型和流延成型型等。5、成型把粉料装装入富有有弹件的的塑料或或橡皮模模具中，，放入等等静压机机的高压压密闭容容器内，，液压成成型。（1）由于橡橡皮模具具在各方方向受到到的压力力均等，，坯·体的各个个方向被被均匀地地压实，，因此制制得的坯坯体密度度高、均均匀性好好，烧成成收缩小小，不易易变形和和介裂．．不分层层，不易易产生变变形和开开裂的废废品；（2）可制造大几几何尺寸和异异型制品；（3）坯料不必加加黏合剂(含水量1％一4％的粉料即可可)，有利于烧成成和降低瓷件件的气孔率；；（4）坯件的机械械强度高、可可以满足毛坯坯处理和机加加工的需要；；（5）不需要金属属模具，模具具制造方便，，成本低。使成型的坯体体在高温作用用下致密化，，完成预期的的物理化学反反应，使陶瓷瓷件具有需要要的组成结构构和物理化学学性能过程。。该过程通常分分为从室混至至最高烧成温温度时的升温温阶段、高温温时的保温阶阶段和从最高高温度降至室室温的冷却阶阶段，有时还还包括烧成后后的处理阶段段。升温阶段图(a)在811℃和982℃有两个吸热热峰，它分别别对应BaTiO3由斜方转变为为六方结构和和内六方转变变为四方结构构的相变温度度。图(b)中差热曲线在在1100一1150℃出现一个极极强的吸热峰峰，同时体积积发生急剧膨膨胀，这标志志着BaTiO3的合成，此阶阶段升温速度度不宜过快。。保温阶段各组分充分进进行物理和化化学变化，以以获得要求的的致密、结构构和性能。冷却阶段伴随液相凝固固、析晶、相相变等6、烧结倒焰窑隧道窑隧道窑两侧及及顶部有固定定的墙壁及拱拱顶，底部铺铺设的轨道上上运行着窑车车。燃烧设备备设在隧道窑窑的中部两侧侧，构成了固固定的高温带—烧成带，燃烧产生的高高温烟气在隧隧道窑前端烟烟囱或引风机机的作用下，，沿着隧道向向窑头方向流流动，同时逐逐步地预热进进入窑内的制制品，这一段段构成了隧道道窑的预热带。在隧道窑的窑窑尾鼓入冷风风，冷却隧道道窑内后一段段的制品，鼓鼓入的冷风流流经制品而被被加热后，再再抽出送入干干燥器作为干干燥生坯的热热源，这一段段便构成了隧隧道窑的冷却带。隧道窑与间歇歇式的旧式倒倒焰窑相比较较的优点：1、生产连续化化，周期短，，产量大，质质量高；2、利用逆流原原理工作，因因此热利用率率高，燃料经经济，较倒焰焰窑可以节省省燃料50-60%左右；3、烧成时间减减短，比较普普通大窑由装装窑到出空需需要3-5天，而隧道窑窑约有20小时左右就可可以完成；4、节省劳力。。不但烧火时时操作简便，，而且装窑和和出窑的操作作都在窑外进进行，也很便便利；5、提高质量。。预热带、烧烧成带、冷却却带三部分的的温度，常常常保持一定的的范围，容易易掌握其烧成成规律，因此此质量也较好好，破损率也也少；6、窑和窑具都都耐久。因为为窑内不受急急冷急热的影影响，所以窑窑体使用寿命命长，一般5-7年才修理一次次。其他合成方法法——醇盐水解法制得的BaTiO3粉末平均粒径径为5一15nm，纯度为99.99%。就目前来说说，此法制备备的粉体纯度度最高、粒度度最细，化学学活性最强。。此法与草酸法法的区别