钛酸钡(BaTiO3)是钛酸盐系电子陶瓷的主要原料,作为一种铁电材料,以其优异的介电性能,广泛应用于多层陶瓷电容器、声纳、红外辐射探测、晶界陶瓷电容器、正温度系数热敏陶瓷等,具有广阔的应用前景,被誉为电子陶瓷的支柱。随着电子设备及其元器件的小型、轻量、可靠和薄型化的发展,使得对高纯超细钛酸钡粉体的要求越来越迫切。
钛酸钡是一致性熔融化合物,其熔点为1618℃。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。
图1 钛酸钡粉体SEM图片
图2 钛酸钡立方晶型(左)
钛酸钡的铁电相变示意图(右)
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。图3给出了BaTiO3基铁电陶瓷在外电场作用下电畴的外形几何尺寸的变化。
图3 BaTiO3基铁电陶瓷在外电场作用下
电畴的外形几何尺寸的变化
BaTiO3居里温度Tc是指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。BaTiO3居里温度约为120℃。
钛酸钡粉体的制备方法通常可以分为固相法、液相法和气相法。其中,固相法是最为传统的方法,也是目前国内外工业化生产钛酸钡等钛酸盐的重要方法;液相法优势明显,可以制备高纯超细的钛酸钡粉体,在国外,草酸盐共沉淀法和水热法已经应用于工业生产;气相法发展缓慢,还不成熟。
图4 固相法制备钛酸钡粉体的工艺流程
2.2 沉淀法
图5 直接沉淀法制备钛酸钡粉体的工艺流程
图6 共沉淀法制备钛酸钡粉体的工艺流程
优点是:所得粉体杂质含量低,易掺杂。
缺点是:但粉体团聚较严重,钡钛比难控制。
2.3 溶胶-凝胶法
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