專利名稱：液相法合成高純電子級鈦酸鋇的工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鈦酸鋇的制備工藝，尤其是涉及一種液相法合成高純電 子級鈦酸鋇的工藝。
技術背景鈦酸鋇粉體是用來生產(chǎn)片式MLCC電容、PTC元件、探頭、介質放大器等 電子元件的的電介質材料，是電子工業(yè)中最重要的原料之一。目前國內生產(chǎn) 鈦酸鋇粉體主要有固相法、液相法等方法。其中固相法是將BaC03和Ti02混合， 然后經(jīng)過120(TC以上高溫煅燒，粉碎之后得到鈦酸鋇粉體。固相法雖然具有 工藝、設備簡單、原料易得等優(yōu)點，但其產(chǎn)品雜質多，粒度大、反應活性低。液相法包括共沉淀法和水熱法，其中共沉淀法是目前應用較為廣泛的一 種方法，該方法將可溶性鋇、鈦化合物混合，然后加入沉淀劑(草酸、碳酸 鹽等)，使鋇、鈦化合物產(chǎn)生共沉淀，將沉淀物分離、干燥、煅燒后得到鈦酸 鋇粉體。由于共沉淀法中，其多以草酸為沉淀劑，因此該方法又被稱為草酸 沉淀法(簡稱草酸法)。雖然草酸法要比固相法合成的鈦酸鋇反應活性要強很 多，但其團聚比較嚴重，分散性不好，特別是不能用于制作賤金屬(鎳電極) 陶瓷電容器。當采用現(xiàn)有草酸法生產(chǎn)的鈦酸鋇介質瓷粉制作賤金屬陶瓷電容 器時，其電容器的內電極就會產(chǎn)生熔融(如圖3所示)現(xiàn)象，從而導致電容 器容量分散，絕緣下降，以致不能使用。目前，傳統(tǒng)草酸法制備的鈦酸鋇粉體一般只能用于PTC元件、貴金屬電 極陶瓷電容器(PME-MLCC)等對原料質量要求不太高的電子陶瓷領域中，而 不能用于制作對鈦酸鋇粉體質量要求較高的賤金屬電極陶瓷電容器 (BME-MLCC)。發(fā)明內容本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術鈦酸鋇生產(chǎn)所存在的粉體純度低，顆粒大且 粒度分布不均勻等技術問題。本發(fā)明同時還解決了現(xiàn)有共沉淀法，尤其是草酸法生產(chǎn)的鈦酸鋇粉體不能用于制作賤金屬電極陶瓷電容器(BME-MLCC)的技術問題。以提供一種以 草酸為沉淀劑的液相法合成高純電子級鈦酸鋇的工藝。本發(fā)明主要是通過下述技術方案得以解決上述技術問題的其包括以下a. 將氯化鋇溶解于去離子水中，配制成1.0—1.3 mol/L的氯化鋇溶液； 將四氯化鈦低溫溶解于去離子水中，配制成1. 5—2. 5 mol/L的四氯化鈦(二 氯氧鈦)水合液；然后按照Ba/Ti的摩爾比不低于1.05的比例進行計量，將 上述計量后溶液混合于同一容器中，攪拌均勻后，加入適量的去離子水，配 制成濃度為0. 5 inol/L的混合溶液備用；b. 將草酸溶解于去離子水中，并加入草酸摩爾量2%的氯化鋇，然后濾除 沉淀物，配制成1. l一l. 2mol/L的草酸溶液；接著將草酸溶液溫度加熱到50 一70'C，在劇烈攪拌的條件下，加入草酸溶液總重量2—3%。的聚乙二醇，同 時將鋇鈦混合溶液以1.3—1.5mVh的流速加入至草酸溶液中進行反應，反應 時，其反應溫度繼續(xù)控制在50"7(TC，加完料30分鐘后，將得到草酸氧鈦鋇 沉淀漿料放入離心機，加水進行洗滌，當檢測到洗滌水的電導率小于20 u s/cm2 時，甩干后便得到高純度的草酸氧鈦鋇固體；c. 將步驟b得到的固體放入窯爐內進行煅燒，將煅燒溫度控制在800— IOOO'C，恒溫煅燒2—4小時后，取出進行氣 碎；接著再放入窯爐進行第 二次煅燒，將煅燒溫度控制在1060""115(TC，恒溫煅燒1一3小時后，取出進 行第二次氣流粉碎，最后得到鈦酸鋇粉體。發(fā)明人通過大量實驗發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)共沉淀法一草酸法工藝中，由于其、沉淀— 劑草酸溶液中含有少量的硫酸根離子，因此在制備鈦酸鋇時會產(chǎn)生硫酸鹽并 混于其中。由于賤金屬陶瓷電容器是由介質瓷粉(主要原料為鈦酸鋇)與內電極漿料(鎳漿)在還原氣氛中燒結而成，這樣在燒結鎳電極瓷粉時，鈦酸 鋇中混雜的硫酸鹽在其還原氣氛中發(fā)生分解，其分解的產(chǎn)物(硫化合物)容 易與鎳漿中的鎳粉發(fā)生化學反應，造成內電極熔點下降而融出，從而影響鎳 電極電容器的質量。本發(fā)明工藝在共沉淀反應之前，先行將少量的氯化鋇加 入至草酸溶液中，以形成硫酸鋇沉淀，從而將草酸溶液中的硫酸根離子徹底 去除，這樣在后繼制備鈦酸鋇的工藝中就不會產(chǎn)生硫酸鹽雜質。因此，采用本法制備的鈦酸鋇與鎳漿燒結時，不會發(fā)生化學反應，最終 讓介質瓷粉中的內電極得以完整形成，從而保證了電容器的生產(chǎn)質量。本發(fā)明所采用的聚乙二醇是一種非離子表面活性劑，草酸溶液中加入少 量的聚乙二醇后，可以讓鋇鈦混合溶液與草酸共沉淀反應所產(chǎn)生的草酸氧鈦 鋇沉淀顆粒分散性好，不團聚。本發(fā)明在煅燒時，采用二次煅燒和粉碎工藝，使得制備的鈦酸鋇粉體純 度高，分散性好，并且粉體顆粒形貌單一，粒度合理。從而克服了傳統(tǒng)方法， 特別是現(xiàn)有草酸法制備的鈦酸鋇粉體有硫酸鹽雜質、團聚嚴重等問題，因此 完全可以滿足生產(chǎn)賤金屬陶瓷電容器等高性能電子元件的需要。


圖l是本發(fā)明鈦酸鋇C0.2~0.3um)的電子顯微鏡照片；圖2是本發(fā)明鈦酸鋇(0.4"0.5nm)的電子顯微鏡照片。圖3是傳統(tǒng)草酸法制備的鈦酸鋇粉體制作鎳電極陶瓷電容器的剖面照片。圖4是本發(fā)明制備的鈦酸鋇粉體制作鎳電極陶瓷電容器的剖面照片。
具體實施方式
下面通過實施例，并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。實施例1:將氯化鋇溶解于去離子水中，配制成1. Omol/L的氯化鋇溶液； 將四氯化鈦于35'C溶解去離子水中，配制成2.0 mol/L的四氯化鈦水合液； 然后用量筒分別量取上述氯化鋇溶液1. 05升和四氯化鈦水合液0. 5升，置于同一容器中，并加入0. 45升去離子水攪拌至混合均勻后制成鋇鈦混合溶液備 用；將2.2mol草酸溶解于2L去離子水中，加入草酸摩爾量2%的氯化鋇攪拌， 然后濾除沉淀物，配制成1. lmol/L的草酸溶液，然后將草酸溶液溫度加熱到 60°C，在劇烈攪拌的條件下，加入草酸溶液總重量2%。的聚乙二醇，同時將鋇 鈦混合溶液以0.4mVh的流速加入至草酸溶液中進行反應；反應時，其反應溫 度繼續(xù)控制在6(TC,加完料30分鐘后，將得到草酸氧鈦鋇沉淀漿料放入離心 機，加水進行洗滌，當檢測到洗滌水的電導率低于20iis/cm2時，'甩干；將得 到的固體放入窯爐內進行煅燒，將煅燒溫度控制在800°C ，恒溫煅燒4小時后， 取出進行氣流粉碎，接著再放入窯爐進行第二次煅燒，將煅燒溫度控制在1060 °C，恒溫煅燒1小時后，取出進行第二次氣流粉碎，最后得到純度高、單分 散的鈦酸鋇粉體。掃描電鏡照片(8000倍)顯示，該粉體形貌完整，粒徑為 0.2~0.3qm，并且分散性好，沒有團聚現(xiàn)象，如圖1所示。實施例2:將氯化鋇溶解于去離子水中，配制成1. 2mol/L的氯化鋇溶液； 將四氯化鈦于35'C溶解去離子水中，配制成1. 5mol/L的四氯化鈦水合液；然 后用量筒分別量取上述氯化鋇溶液0. 875升和四氯化鈦水合液0. 583升，置 于同一容器中，并加入0.542升去離子水攪拌至混合均勻后制成鋇鈦混合溶 液備用；將2. 2mo1草酸溶解于2L去離子水中，加入草酸摩爾量2%的氯化鋇 攪拌，然后濾除沉淀物，配制成1. lmol/L的草酸溶液；然后將草酸溶液溫度 加熱到5(TC，在劇烈攪拌的條件下，加入草酸溶液總重量3%。的聚乙二醇， 同時將鋇鈦混合溶液以0. 5m3/h的流速加入至草酸溶液中進行反應；反應時， 其反應溫度繼續(xù)控制在5(TC， 30分鐘后，將得到草酸氧鈦鋇沉淀漿料放入離 心機，加水進行洗滌，當檢測到洗滌水的電導率低于20iis/cm2時，甩干；將 得到的固體放入窯爐內進行煅燒，將煅燒溫度控制在1000"C，恒溫煅燒3小 時后，取出進行氣流粉碎；接著再放入窯爐進行第二次煅燒，將煅燒溫度控 制在115(TC，恒溫煅燒2小時后，取出進行第二次氣流粉碎，最后得到純度 高、單分散的鈦酸鋇粉體。掃描電鏡照片(8000倍)顯示，該粉體形貌完整，粒徑為0. 4~0. 5 u m，并且分散性好，沒有團聚現(xiàn)象，如圖2所示。實施例3:將氯化鋇溶解于去離子水中，配制成1. 3mol/L的氯化鋇溶液; 將四氯化鈦于35'C溶解去離子水中，配制成2.5mol/L的四氯化鈦水合液；然 后用量筒分別量取上述氯化鋇溶液0. 77升和四氯化鈦水合液0. 83升，混合 后制成鋇鈦混合溶液備用；將2. 2mo1草酸溶解于1. 83L去離子水中，加入草 酸摩爾量2%的氯化鋇攪拌，然后濾除沉淀物，配制成1.2mol/L的草酸溶液； 然后將草酸溶液溫度加熱到70°C，在劇烈攪拌的條件下，加入草酸溶液總重 量2%。的聚乙二醇，同時將鋇鈦混合溶液以0. 3mVh的流速加入至草酸溶液中 進行反應，反應時，其反應溫度繼續(xù)控制在7(TC，加完料30分鐘后，將得到 草酸氧鈦鋇沉淀漿料放入離心機，加水進行洗滌，當檢測到洗滌水的電導率 低于20lis/cm2時，甩干；將得到的固體放入窯爐內進行煅燒，將煅燒溫度控 制在90(TC，恒溫煅燒2小時后，取出進行氣流粉碎，接著再放入窯爐進行第 二次煅燒，將煅燒溫度控制在110(TC，恒溫煅燒3小時后，取出進行第二次 氣流粉碎，最后得到純度高、單分散的鈦酸鋇粉體。掃描電鏡照片(8000倍) 顯示，該粉體形貌完整，粒徑為0.3"0.4um，并且分散性好，沒有團聚現(xiàn)象。 圖3是以傳統(tǒng)草酸法制備的鈦酸鋇粉體制作鎳電極陶瓷電容器的剖面照 片。從圖中可以看出，其鎳電極熔融嚴重，各電極界面模糊，已出現(xiàn)孔洞。圖4是采用本發(fā)明制備的鈦酸鋇粉體制作鎳電極陶瓷電容器的剖面照片。 從圖中可以看出，其鎳電極完整，各電極界面清晰，沒有熔融現(xiàn)象。
權利要求
1.一種液相法合成高純電子級鈦酸鋇的工藝，其特征是在所述工藝包括以下步驟a.將氯化鋇溶解于去離子水中，配制成1.0-1.3mol/L的氯化鋇溶液；將四氯化鈦低溫溶解于去離子水中，配制成1.5-2.5mol/L的四氯化鈦水合液；然后按照Ba/Ti的摩爾比不低于1.05的比例進行計量，將上述計量后溶液混合于同一容器中，攪拌均勻后，加入適量的去離子水，配制成濃度為0.5mol/L的混合溶液備用；b.將草酸溶解于去離子水中，并加入草酸摩爾量2％的氯化鋇，然后濾除沉淀物，配制成1.1-1.2mol/L的草酸溶液；接著將草酸溶液溫度加熱到50-70℃，在劇烈攪拌的條件下，加入草酸溶液總重量2-3‰的聚乙二醇，同時將鋇鈦混合溶液以1.3-1.5m3/h的流速加入至草酸溶液中進行反應，反應時，其反應溫度繼續(xù)控制在50-70℃，加完料30分鐘后，將得到草酸氧鈦鋇沉淀漿料放入離心機，加水進行洗滌，當檢測到洗滌水的電導率小于20μs/cm2時，甩干后便得到草酸氧鈦鋇固體；c.將步驟b得到的固體放入窯爐內進行煅燒，將煅燒溫度控制在800-1000℃，恒溫煅燒2-4小時后，取出進行氣流粉碎；接著再放入窯爐進行第二次煅燒，將煅燒溫度控制在1060-1150℃，恒溫煅燒1-3小時后，取出進行第二次氣流粉碎，最后得到鈦酸鋇粉體。
全文摘要
一種液相法合成高純電子級鈦酸鋇的工藝。包括以下步驟；將草酸溶解于去離子水中，并加入草酸摩爾量2％的氯化鋇；將鋇鈦混合溶液以1.3-1.5m³/h的流速加入至草酸溶液中進行反應；將得到的固體放入窯爐內煅燒，恒溫煅燒2-4小時后，取出進行氣流粉碎；接著再放入窯爐進行第二次煅燒，恒溫煅燒1-3小時后，取出進行第二次氣流粉碎，最后得到鈦酸鋇粉體。本發(fā)明鈦酸鋇粉體純度高，分散性好，并且粉體顆粒形貌單一，粒度合理。從而克服了傳統(tǒng)方法，特別是現(xiàn)有共沉淀法制備的鈦酸鋇粉體有硫酸鹽雜質、團聚嚴重等問題，因此完全可以滿足生產(chǎn)賤金屬陶瓷電容器等高性能電子元件的需要。
文檔編號C04B35/468GK101333000SQ200710052558
公開日2008年12月31日 申請日期2007年6月27日 優(yōu)先權日2007年6月27日
發(fā)明者鋒 楊, 貢 林, 敏 王, 趙中友, 敏 黃 申請人:仙桃市中星電子材料有限公司