專利名稱：一種摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷及其制備方法，屬于電子功能陶瓷的制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，制備BaTiO3電子功能陶瓷所用的材料為BaCO3、BaO和TiO2，其制備方法主要有固相燒結(jié)法和液相合成法。但這兩種制備方法都存在著各自的缺點固相燒結(jié)法對原材料要求較高，產(chǎn)品難以達到分子級混合，物料活性低，能量消耗大，容易引進雜質(zhì)，其純度、均一性較差，燒結(jié)時間長，反應(yīng)難以控制，得到的陶瓷元器件成品率低，耐壓性能差，陶瓷晶粒較大，有氣孔等缺陷；液相燒結(jié)法其原料價格昂貴，且制備SrCO3凝膠需高溫煅燒后才能轉(zhuǎn)化為SrCO3粉體，存在煅燒時晶粒長大和顆粒硬團聚及成本高等問題。
另外，申請人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由于氧化鈣具有使居里峰值下降的作用，在BaTiO3電子功能陶瓷中引入CaO雜質(zhì)，可改變原來的晶胞參數(shù)和離子間的相互關(guān)系，使居里點向低溫或高溫方向移動，這就是“移峰效應(yīng)”。移峰的目的是為了在工作情況下(室溫附近)，材料的介電常數(shù)和溫度關(guān)系盡可能平緩，即使居里點遠離室溫溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷及其制備方法，不僅克服了現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺點，而且所制備的陶瓷產(chǎn)品導(dǎo)電性能更加優(yōu)良。
本發(fā)明是這樣構(gòu)成的一種摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷，是由摩爾比＝0.84～1∶0.16～0∶1的Ba(NO3)2、Ca(NO3)2·4H2O和TiO2制備而成的。
準確地說，它是由摩爾比＝0.9∶0.1∶1的Ba(NO3)2、Ca(NO3)2·4H2O和TiO2制備而成的。
本發(fā)明所述摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷的制備方法為將Ba(NO3)2和Ca(NO3)2·4H2O溶解，制成溶膠，再將TiO2粉體混入，用磁力攪拌器充分攪拌分散，形成混合先驅(qū)體，然后在850～900℃預(yù)燒4～6小時制得粉體，球磨后，將粉體壓制成坯體，最后用CO2激光器進行燒結(jié)，即得摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷。
CO2激光燒結(jié)過程中，寬帶激光輸出功率P＝400W，掃描速度為150mm/min，光斑面積D＝14×2mm2，離焦量f＝315mm。該工藝條件是發(fā)明人在固定光斑尺寸(14×2mm2)和離焦量(315mm)的前提下，改變寬帶激光輸出功率和掃描速度，通過正交實驗優(yōu)化、篩選出來的最佳工藝參數(shù)。在此工藝條件下燒結(jié)出的陶瓷產(chǎn)品性能最好。
本發(fā)明的化學原理為Ba(NO3)2、Ca(NO3)2和TiO2混合、預(yù)燒后，在寬帶激光的作用下發(fā)生化學反應(yīng)(1-X)Ba(NO3)2+XCa(NO3)2+TiO2+H2O→(Ba1-XCaX)TiO3+2HNO3(其中X＝0～0.16) 由于Ba(NO3)2、Ca(NO3)2的混合物與TiO2的投料摩爾比為1∶1，可完全充分地發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)后即得鈣摻雜的鈦酸鋇電子功能陶瓷。
本發(fā)明所制備的電子功能陶瓷具有可靠性高、安全、節(jié)電等優(yōu)點，主要應(yīng)用于溫度敏感元件、限電流元件以及恒溫發(fā)熱元件等方面，具體涉及通信、家電、航空、汽車、電力設(shè)備等領(lǐng)域。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所用材料價格便宜，激光燒結(jié)法耗能少，燒結(jié)時間極短(1.5秒左右)，激光燒結(jié)制得的鈣摻雜BaTiO3陶瓷產(chǎn)品晶粒很細小，無氣孔，致密度很高，使產(chǎn)品具有一定的強度，其性能(如導(dǎo)電率、介電常數(shù)等)更加穩(wěn)定可靠。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例1原料Ba(NO3)2、Ca(NO3)2·4H2O和TiO2將0.9摩爾Ba(NO3)2和0.1摩爾Ca(NO3)2·4H2O溶解，制成溶膠，再將1摩爾TiO2粉體混入，用磁力攪拌器充分攪拌分散，形成混合先驅(qū)體，然后在850～900℃預(yù)燒5小時制得粉體，球磨后，將粉體壓制成坯體，最后用CO2激光器進行燒結(jié)寬帶激光輸出功率P＝400W，掃描速度為150mm/min，光斑面積D＝14×2mm2，離焦量f＝315mm；即得摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷本發(fā)明的實施例2將0.95摩爾Ba(NO3)2和0.05摩爾Ca(NO3)2·4H2O溶解，制成溶膠，再將1摩爾TiO2粉體混入，用磁力攪拌器充分攪拌分散，形成混合先驅(qū)體，然后在850～900℃預(yù)燒4小時制得粉體，球磨后，將粉體壓制成坯體，最后用CO2激光器進行燒結(jié)寬帶激光輸出功率P＝400W，掃描速度為150mm/min，光斑面積D＝14×2mm2，離焦量f＝315mm；即得摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷。
本發(fā)明的實施例3將0.85摩爾Ba(NO3)2和0.15摩爾Ca(NO3)2·4H2O溶解，制成溶膠，再將1摩爾TiO2粉體混入，用磁力攪拌器充分攪拌分散，形成混合先驅(qū)體，然后在850～900℃預(yù)燒6小時制得粉體，球磨后，將粉體壓制成坯體，最后用CO2激光器進行燒結(jié)寬帶激光輸出功率P＝400W，掃描速度為150mm/min，光斑面積D＝14×2mm2，離焦量f＝315mm；即得摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷。
本發(fā)明的實施例4原料Ba(NO3)2和TiO2將1摩爾Ba(NO3)2溶解，制成溶膠，再將1摩爾TiO2粉體混入，用磁力攪拌器充分攪拌分散，形成混合先驅(qū)體，然后在850～900℃預(yù)燒5小時制得粉體，球磨后，將粉體壓制成坯體，最后用CO2激光器進行燒結(jié)寬帶激光輸出功率P＝400W，掃描速度為150mm/min，光斑面積D＝14×2mm2，離焦量f＝315mm；即得鈦酸鋇電子功能陶瓷。
權(quán)利要求
1.一種摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷，其特征在于它是由摩爾比＝0.84～1∶0.16～0∶1的Ba(NO3)2、Ca(NO3)2·4H2O和TiO2制備而成的。
2.按照權(quán)利要求1所述的摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷，其特征在于它是由摩爾比＝0.9∶0.1∶1的Ba(NO3)2、Ca(NO3)2·4H2O和TiO2制備而成的。
3.如權(quán)利要求1所述摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷的制備方法，其特征在于將Ba(NO3)2和Ca(NO3)2·4H2O溶解，制成溶膠，再將TiO2粉體混入，用磁力攪拌器充分攪拌分散，形成混合先驅(qū)體，然后在850～900℃預(yù)燒4～6小時制得粉體，球磨后，將粉體壓制成坯體，最后用CO2激光器進行燒結(jié)，即得摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷。
4.按照權(quán)利要求3所述摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷的制備方法，其特征在于CO2激光燒結(jié)過程中，寬帶激光輸出功率為400W，掃描速度為150mm/min，光斑面積為14×2mm2，離焦量為315mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷及其制備方法，它是由摩爾比＝0.84～1∶0.16～0∶1的Ba(NO
文檔編號C04B35/64GK101050113SQ20071020037
公開日2007年10月10日 申請日期2007年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月2日
發(fā)明者劉其斌, 翁源泉, 劉香東, 秦尤敏 申請人:貴州大學