５８・ ・四川有色金属 Ｓｉｃｈｕａｎ Ｎｏｎｆｅｒｒｏｕｓ Ｍｅｔａｌｓ ２０１５年０６月 文章编号：１００６—４０７９（２０１５）０２—００５８—０８ 钛酸钡超细粉体的共沉淀法制备及陶瓷的性能研究 孙思 ，周大利 ，迟文伟 ，周加贝２，张理元 （１．四川大学材料科学与工程学院，四川成都 ６１００４１；２．四川大学化工工程学院，四川成都６１００４１） 摘要：以ＴｉＣ１ 和ＢａＣ１２＂２Ｈ２Ｏ为原料，ＮＨ ＨＣＯ 和ＮＨ３＂Ｈ Ｏ为沉淀剂，采用化学共沉淀方法 制备钛酸钡粉体。研究了钛酸钡粉体的合成条件对产物纯度、颗粒粒径、颗粒形貌及瓷体介电特 性等影响。使用Ｘ射线衍射仪、激光粒度仪、扫描电子显微镜等进行测试分析，找出了较佳的制 备条件。结果表明：采用适宜的原料配比Ｂａ／Ｆｉ＝ｌ：ｌ、反应温度２０ｏＣ、ＮＨ ＨＣＯ ／Ｂａ＞￣为１Ｉ２、煅烧 温度９５０￣Ｃ等条件，可制得颗粒质量中位径Ｄ 为２７０ｎｍ、粒度分布均匀的四方相钛酸钡粉体 瓷体的烧结温度为１２６０￣Ｃ，烧结时间为２ｈ时，瓷体的密度最大，常温介电常数达到１７６３ 关键词：钛酸钡；共沉淀法；制备条件；介电性能：陶瓷 中图分类号：ＴＭ２８１ 文献标志码：Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｃｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂａｒｉｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ Ｐｏｗｄｅｒｓ ａｎｄ ｔｈｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｂａｒｉｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ Ｃｅｒａｍｉｃ ＳＵＮ Ｓｉ ，ＺＨＯＵ Ｄａｌｉ ，ＣＨＩ Ｗｅｎｗｅｉ ，ＺＨＯＵ Ｊｉａｂｅｉ２，ＺＨＡＮＧ Ｌｉｙｕａｎ Ｉｌ＿Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｉｃｈｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００４１ Ｃｈｉｎａ；２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｉｃｈｕａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００４１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｉｎｇ ＴｉＣ１４ ａｎｄ ＢａＣ１２－２Ｈ２Ｏ ａｓ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ＮＨ４ＨＣＯ３ ａｎｄ ＮＨ３・Ｈ２０ ａｓ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｎｔ，ｔｈｅ ｂａｒｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ ｐｏｗｄｅｒ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｃｈｅｍｉｃａＩ ｃｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈ．ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｓｙｎｔｈｅｓｉ ｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｔｏ ｔｈｅ ｐｕｒｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ、ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ，ｐａｒｔｉｃｌｅ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｃｅｒａｍｉｃｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｕｓｉｎｇ Ｘ－ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ｓｃａｎｎｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ｌａｓｅｒ ｇｒａｎｕｌｏｍｅｔｅｒ，ｔｈｅ ｂｅｔｔｅｒ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｆｏｕｎｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｒａｔｉｏ ｏｆ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｏｆ Ｂａ／Ｔｉ ｗａｓ ｈ １． ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ ２０ｏＣ，ＮＨ４ＨＣＯＪＢａ ｗａｓ １．２，ｃａｌｃｉｎａｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ ９５０￣２．ｕｎｄｅｒ ｔｈｏｓｅ ＣＯｎｄｉｔｉ０ｎｓ．ａ ｍａｓｓ ｍｅｄｉａｎ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｉｚｅ ｏｆ ２７０ｎｍ ａｎｄ ｕｎｉｆｏｒｍ ｄｉｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｔｅｔｒａｇｏｎａｌ ｂａｒｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ ｃａｎ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄＴｈｅ ｓｔｕｄｙ ．ｏｆ １）ａｒｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ ｃｅｒａｍｉｃｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ａｔ ｔｈｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ １ ２６０￣Ｃ ａｎｄ ｈｏｌｄｉｎｇ ２ｈｔｈｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｃｅｒａｍｉｃｓ ．Ｃａｌｌ ｒｅａｃｈ ｔｈｅ ｎｍｘｉｍｕｍ ａｎｄ ｉｔｓ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｗａｓ １ ７６３． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｂａｒｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ；ｃｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ；ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｙ；ｃｅｒａｍｉｃｓ 钛酸钡由于其结构的特殊性，具有高介电常数、 低介电损耗以及优良的铁电、压电和绝缘等性能，广 泛用于制造陶瓷敏感元件如正温度系数热敏电阻 （ＦＦＣ）、多层陶瓷电容器（ＭＬＣＣ）、热电元件、压电陶 瓷、声呐、红外辐射探测元件等 一。 目前，国内传统的钛酸钡的生产方法是用ＢａＣＯ 和ＴｉＯ：按比例混合，经高温煅烧而制得，该法制得的 粉体纯度低、颗粒粗且大小分布不均匀。反应活性 差，因而得到的产品质量差。由于固相法所制得的钛 酸钡无法满足电子产品高质量的要求。液相法成为 各国普遍重视的方法，其中水热法、溶胶一凝胶法和 沉淀法为主要的方法 ］。水热法由于其特殊的反应条 作者简介：孙思（１９８９一），女，硕士。研究方向：电子陶瓷用粉体材料。 第２期 钛酸钡超细粉体的共沉淀法制备及陶瓷的性能研究 ・５９・ 件，制备的粉体具有粒径小、分布均匀的特点，但是 合成的ＢａＴｉ０ 为亚稳态的立方相而非四方相，无法 完全满足电子元件的性能要求；溶胶一凝胶法多采用 蒸馏或重结晶技术保证原料的纯度，因此制备出来 的粉体纯度高、粒径小，但其原料价格昂贵、有机溶 剂具有毒性以及反应周期长，产量小，难以产业化； 化学沉淀法方法简单，材料成本低，设备投资少，在 生产中可以掺杂元素，直接制得某种配方的粉体原 料，最适用于陶瓷元件的制备。但是沉淀法也存在一 定的缺点，经过热处理后．颗粒容易长大并团聚，难 以得到粒径很小的粉体。采用ＴｉＣ１ 和ＢａＣ１：・２Ｈ Ｏ 为原料，ＮＨＡ－ＩＣＯ 和ＮＨ３＂Ｈ２０为沉淀剂的化学共沉 淀方法制备钛酸钡粉体，过程操作简单，产物钡钛比 易控制，且碳酸氢铵、氨水等原料来源广泛，价格便 宜，适于大规模生产。本文探索了钛酸钡前驱体合成 的工艺条件以及钛酸钡粉体煅烧后的性能，并进一 步制取片式钛酸钡陶瓷探究其电性能。 １实验部分 １．１试剂 四氯化钛（ＴｉＣ１４，ＡＲ）；二水合氯化钡（ＢａＣ１ ・ ２Ｈ２Ｏ，ＡＲ）；碳酸氢铵（ＮＨ４ＨＣＯ３，ＡＲ）；氨水（ＮＨ３・ Ｈ２Ｏ，ＡＲ）；聚乙二醇４００（ＡＲ）；无水乙醇（ＡＲ）。 ｌ－２分析检测方法 晶型分析—Ｘ射线粉末衍射仪Ｄｍａｘ～ＩＩ－ＩＢ型， 日本理学公司；形貌分析一电子扫描显微镜ＪＥＤＬ一 ５９００型，日本电子株式会社；粒度分析一激光粒度测 试仪ＪＬ－１ １７７型，四川省轻工业研究设计院；电性能 测试一安捷伦Ｅ４９８０Ａ精密阻抗分析仪。 １．３化学反应过程 式（１）一（４）为制备过程中发生的化学反应。其中 式（１）为四氯化钛与水的水解反应，该反应过程剧烈， 放出大量热及ＨＣ１酸雾。在冷水浴条件下，边搅拌边 将一定量四氯化钛加入到蒸馏水中，反应开始对会 产生白色悬浮颗粒物，随着反应进行和ＨＣ１构产 生，溶液中酸浓度的增加．白色颗粒物反溶并逐渐消 失，形成二氯氧钛真溶液。 ＴｉＣ１４＋Ｈ２Ｏ— ｉＯＣｌｅ＋２ＨＣ１ （１） ＮＨ４ＨＣＯ３＋ＮＨ３‘Ｈ２０＋ＢａＣ１２ —｝ＢａＣＯ３』＋２ＮＨ４Ｃ１ （２） ＴｉＯＣｌｚ＋ＮＨ３－Ｈ２Ｏ—＿＋Ｈ２Ｔｉ０３＋ＮＨ４Ｃｌ （３） ＢａＣＯ３＋ＴｉＯ（ＯＩ－Ｉ￣ ＢａＴｉＯ３＋Ｈ２０＋ＣＯ２ （４） １．４样品制备 根据实验方案取标定好浓度的ＴｉＣ１ 水解溶液 一定量，并按照Ｂａ：Ｔｉ＝ｌ：ｌ称取一定量的ＢａＣ１２＂２Ｈ Ｏ， 配成不同钛钡离子总浓度的溶液，待用。计算出碳酸 氢铵和氨水的用量 ］，加入表面活性剂配成沉淀剂溶 液。采用反序滴加的方式 ！，即在充分搅拌情况下 将混合溶液加入到沉淀剂溶液中，加料完成后检查 体系ｐＨ，用氨水微调直至终点ｐＨ的值为１０，充分 反应３０ｍｉｎ，过滤。滤饼经打浆洗涤数次，洗液采用 ｐＨ＞１０的碳酸氢铵和氨水缓冲液的稀溶液。将滤 饼在ｌ００ｃＩＣ一１２０℃下干燥，研碎后在预定温度下煅烧 ２ｈ合成钛酸钡粉体。工艺流程见图１。 ＴｉＣ１４和ＢａＣＩ２混合溶液 ＮＨ４ＨＣＯ３和ＮＨ３・Ｈ２Ｏ混合溶液 图１钛酸钡粉备的工艺流程图 Ｆｉｇ．１ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｌｆｏｗ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ ＢａＴｉＯ３ ｐｏｗｄｅｒ ２实验结果及讨论 ２．１正交试验 ２．１．１正交试验方案及结果 安排正交实验研究制备钛酸钡前驱体条件，确 定正交试验的四个影响因素为共沉淀反应温度㈧、 ＴｉＣ１ 和ＢａＣ１ 混合溶液滴加到沉淀剂里的速度（Ｂ）、 ＴｉＣ１ 和ＢａＣ１ 混合溶液中钛和钡离子总浓度（Ｃ）、 ＮＨ ＨＣ０ ａ 勺比值㈣，以前驱体质量中位径Ｄ∞为考 核指标。选取Ｌ。 （４ ）正交表，Ｌ （４ ）表是五因素四水 平表，因此空一列，在四个因素可控的范围内进行４ 水平实验。表头设计及实验结果分析分别见表１和 表２。 ２．１．２正交实验结果的极差分析 Ｋ ＫＡ２、Ｋ ＫＡ４的大小反应Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４对实 ・６０・ 钛酸钡超细粉体的共沉淀法制备及陶瓷的性能研究 第２期 表１合成钛酸钡正交实验的因素和水平表 Ｔａｂ．１ Ｔｈｅ ｆａｃｔｏｒｓ ａｎｄ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ ｉｎ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｉｎｇ ＢａＴｉＯ３ 水平 Ａ／℃ Ｂ／ｍＬ／ｍｉｎ Ｃ／ｍｏ儿 Ｄ １ ２０ １０ ０－２ ０＿８ ２ ４０ ４０ Ｏ．６ １．Ｏ ３ ６０ ７０ １．０ １．２ ４ ８０ １００ １．４ １．４ 表２ Ｅｌ６（４ ）正交实验结果和分析 Ｔａｂ．２ Ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｉｎ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ Ｌｌ６（４ ） 实验号 Ａ／℃ Ｂ／ｍＬ／ｍｉｎ Ｃ／ｍｏｌ／Ｌ Ｄ Ｄ５０ ｕｒｎ） １ １ １ １ １ ０．３０５ ２ １ ２ ２ ２ ０３１５ ３ １ ３ ３ ３ ０．２７９ ４ １ ４ ４ ４ ０．３４７ ５ ２ １ ２ ３ ０－３５１ ６ ２ ２ １ ４ ０．４ｌ９ ７ ２ ３ ４ １ ０．３５８ ８ ２ ４ ３ ２ ０．４１０ § 口 ９ ３ １ ３ ４ ０．３５２ １０ ３ ２ ４ ㈣ ３ ０．５７５ ㈣ ｌ１ ３ ３ １ ２ Ｏ．５１０ ｌ２ ３ ４ ２ １ ０．６４６ １３ ４ １ ４ ２ ０．９３３ １４ ４ ２ ３ １ ０．５５９ １５ ４ ３ ２ ４ ０．６５２ ｔ６ ４ ４ １ ３ ０．５１３ Ｋ Ｏ３１１ ０．４８５ ０．４３７ ０．４６７ Ｋ２ ０．３８５ ０．４６７ ０．４９１ ０．５４２ ｆ∈３ ０．５２１ ０．４５０ Ｏ－４００ ０．４２９ Ｋ ０．６６４ ０．４７９ ０．５５３ ０．４４３ ＲＤ ０．３５３ ０．０３５ ０．１５３ ０．１１３ 验指标影响的大小，本正交实验考核指标Ｄ卯要求尽 量小，根据表２可判断Ａ 为因素Ａ的优水平。同理 可判断因素Ｂ、Ｃ、Ｄ的较优水平为Ｂ，、Ｃ 、Ｄ，。所以，较 优水平组合为Ａ Ｂ３Ｃ Ｄ，，即温度为２０℃、钡和钛离子 总浓度为１．Ｏｍｏｌ／Ｌ、ＮＨ ＨＣＯＪＢａ 比值为ｌ－２、滴加速 度为７０ｍＵｍｉｎ。 影响钛酸钡粉体粒径大小的因素，按其影响程 度依次为：反应温度（Ａ）＞总离子浓度（Ｃ）＞ＮＨ ＨＣＯＪ Ｂａ （Ｄ）＞滴加速度（Ｂ），其中反应温度对颗粒粒径的 影响最为显著，总离子浓度和ＮＨ ＨＣＯＪＢａ 对颗粒 粒径也有一定的影响，滴加速度对颗粒大小影响较小。 图２为正交试验的因素指标图。由图２可见，Ａ 水平时，Ｄ卯值最小，从水平选择趋势上看还应选择 更低温度，但从工艺装置和能耗角度出发，该水平下 限选择常温是合理的。对于Ｂ 、Ｃ 、Ｄ 都在选择水平 的区问内，因此该正交实验安排是合理的。 图２正交实验的因素一指标图 Ｆｉｇ．２ Ｔｈｅ ｆｉｇｕｒｅ ｏｆ ｆａｃｔｏｒｓ—ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｏｆ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｔｅｓｔ 温度是影响化学反应过程最重要因素之～。共 沉淀反应温度越高，沉淀的溶解度大，过饱和度相对 较低，从而使得沉淀的成核速度减慢，有利于晶核的 长大，所以温度越高，得到的前驱体粒径也就越大。 通常情况下，相对稀的溶液有较低的成核速率， 容易获得颗粒较大．晶型较为完整的颗粒。但收率较 低。在钡和钛离子总浓度为１ｍｏｌ时，有较大的过饱 和度，获得产物的平均颗粒粒径是最小的。 ＮＨ４ＨＣＯ３／Ｂａ 的比值对Ｂａ 能否完全沉淀以及 沉淀速率有较大影响，当ＮＨ ＨＣＯ３／Ｂａ 比值合适时， 能够使钡离子达到和钛离子同时沉淀并完全沉淀， 使得生成的前驱体更为均匀，因此，煅烧产物反应充 分，粒径分布更为均匀。 本实验中，滴加速度（因素Ｂ）对颗粒大小影响 较小。理论上加料速度较慢，同时进行搅拌，可避免 溶液局部浓度过高而形成大量的晶核，有利于制备 纯度高而且颗粒大的沉淀。实验结果表明，随着滴加 速度增加，所得产物粒径呈减小再增大的趋势。 ２－２原料钡钛比对产物钡钛比的影响 钛酸钡产品的性能取决于钛酸钡纯相粉体的合 成，而钛酸钡纯相的生成又取决于钛酸钡粉体的钡 ・６２・ 钛酸钡超细粉体的共沉淀法制备及陶瓷的性能研究 第２期 获得无杂峰的ＢａＴｉＯ 纯相。这与图６热重图谱所显示 的一致，在８５０％左右反应完全，重量不再发生变化。 重量损失为２０．１２％，与理论反应ｆ４１所计算的２０．２６％ 接近。在８５０￣Ｃ反应完全．说明在正交实验获得的较 优合成条件下合成的前驱体均匀程度高，降低了烧 成温度 。但是，钛酸钡粉体具体烧成温度的确定，需 要结合图７特征峰分析和图８的扫描电子显微镜图 分析 ２０／ｄｅｇ ｒｅｅ （ａ） （ｂ） 图５不同温度下煅烧２ｈ样品的ＸＲＤ图谱 Ｆｉｇ．５ Ｘ－Ｒａｙ ｄｉｆｒａｃｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｆ ｓａｍｐｌｅｓ ｃａｌｃｉｎｅｄ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｔａｍ￣ｒａｍｔｅＪ１２ 图６钛酸钡前驱体热重图 Ｆｉｇ．６ ＴＧ ｏｆ ｂａｒｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ 图７是不同温度煅烧下所制备钛酸钡粉末（２００） 晶面的衍射峰图。由图７所示，在８５０ 和９００￣Ｃ温度 煅烧得剑的钛酸钡粉末，在（２００）晶面的衍射峰只有 一个，而在９５０￣Ｃ、】０００￣Ｃ、１０５０￣Ｃ温度下煅烧得到的 钛酸钡粉体，ＢａＴｉＯ，晶体（２ｏ０）晶面的衍射峰开始出 现明显分峰，此时样品中的ＢａＴｉＯ 开始出现四方相７ｌ。 ４４１５ ４４ ４５ ０ ４５ ２ ４ｂ４ ４５ ６ ４０ ４ｂ ｕ ４０ ｚ ４ ４ ４ｂ ｂ ４Ｄ ｂ ４ｆ ｕ ４ｆ ４，４ ２ｇ／ｄｅｇｒｅｅ 图７不同温度煅烧样品的（２００）晶面衍射峰 Ｆｉｇ．７ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｐｅａｋ ｏｆ（２０ｏ）ｃｒｙｓｔａｌ ｆａｃｅ ｏｆ ｓａｍｐｌｅｓ ｃａｌｃｉｎｅｄ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ 图８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）分别为８５０℃，９００￣Ｃ，９５０￣Ｃ， １０００￣Ｃ，１０５０￣Ｃ煅烧２ｈ得到的产物ＳＥＭ照片。可以 看出在８５０￣Ｃ温度煅烧温度下，晶体形状为非规则形 状。随着温度升高，如９００￣Ｃ，９５０￣Ｃ，逐渐出现呈方形 的晶粒。但是随着温度继续升高，晶粒迅速长大，如 图８（ｄ）、（ｅ）所示。因此，煅烧温度可以选择９５０￣Ｃ左右， 能获得粒度在２００ｎｍ－３００ｎｍ的四方相钛酸钡粉体。 图９为９５０ｑＣ煅烧下钛酸钡粉体激光粒度仪测 试粒径分布图。从图９可以看出，粉体粒径分布较窄， 质量中位径Ｄ 为２７Ｏｈｍ。 ２．５钛酸钡陶瓷性能的研究 将烧制后的ＢａＴｉＯ 粉体掺人５％的ＰＶＡ，搅拌 均匀后装入模具＠＝１０ｍｍ）压制成型，在高温电炉中 烧结而成．并通过测量与实验分别得出陶瓷的收缩 率、实际密度与介电常数值。介电性能测试所用的试 样为烧成的陶瓷片经打磨抛光后在两面均匀地镀上 银浆，于８３０￣Ｃ保温１５ ａｒｉｎ烧成银电极。采用安捷伦 Ｅ４９８０Ａ精密阻抗分析仪测定其电容Ｃ及损耗值，并 由公式 ￡ｒ・ｅＯＡ — 广 计算出介电常数。其中￡ｒ为电介质的相对介电 常数．它是一个纯数；ｅＯ为真空介电常数，其值约为 ８．８５ｘ１０ Ｆ／ｍ：Ａ和ｄ分别表示极板面积和极间距 离，以Ｍ 和ｍ表示。 ２．５．１ 前驱体煅烧温度对钛酸钡陶瓷性能的影响 取前驱体煅烧温度分别为８５０￣Ｃ、９００￣Ｃ、９５０￣Ｃ、 ・６４・ 钛酸钡超细粉体的共沉淀法制备及陶瓷的性能研究 第２期 ￡０ 誊 ∞ｏ ¨ 蛐 ¨ ¨ １ｚ Ｕ １Ｚ４ｕ ｌＺ Ｕ ］Ｚｅｉｕ １３ＵＯ ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＦＣ 图ｌ２钛酸钡的钡钛比与陶瓷介电常数的关系图 Ｆｉｇ．１２ Ｔｈｅ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ Ｂａ／Ｙｉ ｗｉｔｈ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｏｆ Ｂａｒｉｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ ｃｅｒａｍｉｃｓ 同时，Ｂａ过量易形成ＢａＣＯ 和Ｂａ２Ｔｉ０ 杂质相，影响 钛酸钡陶瓷的纯度，同时对晶粒生长和烧结过程有 阻碍作用１２］。因此，控制钛酸钡粉体中钡钛比为ｌ：１ 对陶瓷性能有益。 ２．５３钛酸钡陶瓷烧结温度对其性能的影响 （１）烧结温度对陶瓷密度与介电性能的影响：图 ｌｕ Ｐ】∞ｃ０ｕ。｛Ｌ芑ｍ亘ｏ １３为钛酸钡陶瓷实际密度与烧结温度的关系。由图 姗 薹耄 伽 伽 蛳 枷 ｌ３可以得出，随着钛酸钡陶瓷烧结温度升高，陶瓷的 实际密度呈现先增大后减小的趋势。这是因为，随温 度升高，原子扩散，晶界迁移，气体逐渐排出，致密化 过程明显。当温度升高到一定程度，会发生晶粒异常 长大，不利于致密化过程。本实验中，在１２６０％下烧制 的陶瓷实际密度为５．８９７ １３３３为理论密度的９７．９５％。 Ｂａ／３＂ｌ 图１３钛酸钡陶瓷实际密度与烧结温度的关系 Ｆｉｇ．１ ３ Ｇｒａｐｈ ｏｆ ｄｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｂａｒｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ ｃｅｒａｍｉｃ ｗｉｔｈ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ 图ｌ４为钛酸钡陶瓷介电常数与烧结温度的关 系。如图１４所示，钛酸钡陶瓷的介电常数随着烧结 温度的变化也是先增大后减小。陶瓷的介电常数与 陶瓷的致密度有一定的关系。密度越大，介电性能越 芒Ｂ１∞ｃ００ ｕＩＪ】０ｍ互凸 ㈨ 瑚 啪 １２２０ １２４０ １２６０ １２８０ １３００ ＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＦＣ 图１４钛酸钡陶瓷介电常数与烧结温度的关系 Ｆｉｇ．１４ Ｇｒａｐｈ ｏｆｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ ｏｆｂａｒｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ ｃｅｒａｍｉｃ ｗｉｔｈ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ 好．１２６０％下烧制的样品常温介电常数达到１７６３。 （２）不同烧结温度下钛酸钡陶瓷的晶相组成和显 微结构：图１５和图ｌ６分别为不同烧结温度下钛酸 钡陶瓷的ＸＲＤ图谱和瓷坯断面ＳＥＭ照片。分析ＸＲＤ 图谱．钛酸钡陶瓷主要为四方相。由图１６可看出，钛 酸钡在不同温度下烧结的致密度与晶粒形貌。在温 度较低如１２２０％时，有一些微孔，这是因为烧结温度 较低，没有形成足够的液相填充坯体里的气孑Ｌ。在温 度较高时如１３００％时，坯体中部分小晶粒为大晶粒 所吞吃，存在晶粒异常长大情况，存在部分微孔，与 钛酸钡陶瓷实际密度随烧结温度变化的规律一致。 图１５钛酸钡陶瓷的ＸＲＤ图 Ｆｉｇ．１５ Ｘ—ｍｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ｂａｒｉｕｍ ｔｉｔａｎａｔｅ ｃｅｒａｍｉｃｓ ３结论 （１）采用正交实验，探讨了钛酸钡粉体的较优合 成条件。得出在适宜的原料配比（Ｂａ／Ｆｉ＝ｌ：１）、反应温 度（２０ ）、煅烧温度（９５０％）等条件下，可制得纯度较 高、粒径为２００ｎｍ－３ＯＯｎｍ且分布均匀的前驱体粉体。 （２）采用乙醇与聚乙二醇的混合物作为分散剂，
