一種改性鈦酸鋇粉體的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種改性鈦酸鋇粉體的制備方法，（1）備料：以粒度為50～100μm，純度大于99%的BaO，TiO2、，Ca0，Bi0.5Na0.5TiO3和BiNbTiO4為原料；（2）將BaO和TiO2原料按照摩爾比1：1均勻混合并球磨，使其成分混合均勻，顆粒分布均勻后備用；（3）將混合粉末采用電火花點(diǎn)火，放電間隙0.01～0.05mm，點(diǎn)火時(shí)間為0.05～4.0s，利用電火花放電產(chǎn)生的火花點(diǎn)燃混合粉末，直到混合粉末燃燒結(jié)束，破碎燃燒產(chǎn)物，得到BaTiO3粉體；（4）加入摩爾分?jǐn)?shù)1%-3%的Ca0，以及摩爾分?jǐn)?shù)1%的Bi0.5Na0.5TiO3和BiNbTiO4混合物，混合、球磨均勻，將其混合粉末采用上述第（3）步的方法再次點(diǎn)火，得到改性納米BaTiO3粉體。本發(fā)明采用自蔓延熱爆合成制備鈦酸鋇粉體，縮短了工藝路線，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種改性鈦酸鋇粉體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新型陶瓷粉末材料的制備方法，具體涉及一種改性鈦酸鋇粉體的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦酸鋇(BaTiO3)是電子陶瓷材料的基礎(chǔ)原料，被稱(chēng)為電子陶瓷業(yè)的支柱。它具有高介電常數(shù)、低介電損耗、優(yōu)良的鐵電、壓電、耐壓和絕緣性能，被廣泛的應(yīng)用于制造陶瓷敏感元件、電熱元件、壓電陶瓷、紅外輻射探測(cè)元件、晶體陶瓷電容器電光顯示板、記憶材料、聚合物基復(fù)合材料以及涂層等。鈦酸鋇粉體制備方法有很多，如固相法、化學(xué)沉淀法、溶膠一凝膠法、水熱法、超聲波合成法等。鈦酸鋇具有鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)，用于制造電子陶瓷材料的粉體粒徑一般要求在IOOnm以?xún)?nèi)，8&1103粉體粒度、形貌的研究一直是國(guó)內(nèi)外關(guān)注的焦點(diǎn)之一 O
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是提供一種低成本、高效率的改性鈦酸鋇粉體的制備方法，采用自蔓延熱爆制備改性BaTiO3粉體，縮短了工藝路線，降低了生產(chǎn)成本，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
[0004]本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種改性鈦酸鋇粉體的制備方法，具體步驟如下:
(1)備料:以粒度為50 ~100 μ m，純度大于 99% 的 BaO，TiO2,, CaO, Bi0 5Na0 5TiO3BiNbTiO4為原料；
(2)將BaO和TiO2原料按照摩爾比1:1均勻混合，把球料比為10:1~30:1的鋼球和混合粉末放入球磨罐中，使球料混合物占球磨罐體積的30%~50% ;然后把球磨罐放到球磨機(jī)上球磨，使混合粉末在球磨過(guò)程中細(xì)化，并使其成分混合均勻，顆粒分布均勻后備用；
(3)將混合粉末采用電火花點(diǎn)火，點(diǎn)火時(shí)，脈沖電源的一極接電極棒，另一極連接混合粉末，電極棒由自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置控制，以保證其與混合粉末在正常加工時(shí)維持一很小的放電間隙0.01~0.05mm,點(diǎn)火時(shí)間為0.05~4.0s，利用電火花放電產(chǎn)生的火花點(diǎn)燃混合粉末，直到混合粉末燃燒結(jié)束，破碎燃燒產(chǎn)物，得到BaTiO3粉體；
(4)取第(3)步得到的BaTiO3粉體，加入摩爾分?jǐn)?shù)1%_3%的CaO，以及摩爾分?jǐn)?shù)1%的Bia5Naa5TiO3和BiNbTiO4混合物，混合、球磨均勻，將其混合粉末采用上述第(3)步的方法再次點(diǎn)火，再次燃燒反應(yīng)直到結(jié)束，破碎燃燒產(chǎn)物，得到改性納米BaTiO3粉體。
[0005]其中Ca2+和Bi3+置換一定量的Ba2+提高材料的居里溫度(溫度由127°C提高到140°C)，即改善材料的高溫穩(wěn)定，使其在高溫下正常服役，并使鈦酸鋇的晶粒細(xì)小且尺寸均勻，得到所需的改性BaTiO3粉體。
[0006]作為優(yōu)選，所述第(4)步制備的BaTiO3粉體的平均粒徑5~20 μ m。
[0007]本發(fā)明的有益效果為:
自蔓延熱爆技術(shù)是一種利用化學(xué)反應(yīng)放熱使反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行以合成新材料的新技術(shù)，它具有反應(yīng)速度快、設(shè)備簡(jiǎn)單、能耗低、操作方便，周期短等優(yōu)點(diǎn)。采用自蔓延熱爆合成制備改性BaTiO3粉體是一個(gè)新的思路，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程主要依靠反應(yīng)物自身放熱來(lái)維持至到反應(yīng)結(jié)束合成改性BaTiO3粉體。采用自蔓延熱爆合成制備改性BaTiO3粉體，縮短了工藝路線，降低了生產(chǎn)成本,提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
【具體實(shí)施方式】
[0008]以下用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明:
實(shí)施例1:
(1)以粒度均小于100 μ m，純度大于 99% 的 BaO, TiO2'，CaO，Bi05Naci5TiO3 和 BiNbTiO4為原料；
(2)將BaO和TiO2原料按照摩爾比1:1均勻混合，把球料比為15:1的鋼球和混合粉末放入球磨罐中，使球料混合物占球磨罐體積的35%，然后把球磨罐放到球磨機(jī)上球磨10小時(shí)，使混合粉末在球磨過(guò)程中細(xì)化，并使其成分混合均勻，顆粒分布均勻后備用。
[0009](3)取混合粉末30_50g,米用電火花點(diǎn)火,點(diǎn)火時(shí),脈沖電源的一極接電極棒,另一極連接混合粉末，電極棒由自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置控制，以保證其與混合粉末在正常加工時(shí)維持一很小的放電間隙0.01mm。點(diǎn)火時(shí)間為0.08s,且利用電火花放電產(chǎn)生的火花點(diǎn)燃混合粉末，直到混合粉末燃燒結(jié)束，破碎燃燒產(chǎn)物，得到BaTiO3粉體。
[0010](4)取上述步驟得到的BaTiO3粉體，加入摩爾分?jǐn)?shù)1%的CaO，和摩爾分?jǐn)?shù)1%的Bia5Naa5TiO3和BiNbTiO4參雜，混合、球磨均勻，將其混合粉末采用上述(3)的方法再次點(diǎn)火，再次燃燒反應(yīng)直到結(jié)束，破碎燃燒產(chǎn)物，得到改性的BaTiO3粉末，粉末平均粒徑20 μ m。其中Ca2+和Bi3+置換一定量的Ba2+提高材料的居里溫度(溫度由127°C提高到140°C)，即改善材料的高溫穩(wěn)定，使其在高溫`下正常服役，并使鈦酸鋇的晶粒細(xì)小且尺寸均勻，得到所需的改性BaTiO3粉體。
[0011]實(shí)施例2:
(1)以粒度均小于80 μ m,純度大于 99% 的 BaO, TiO2'，CaO，Bi0.5Na0.5Ti03 和 BiNbTiO4 為原料；
(2)將BaO和TiO2原料按照摩爾比1:1均勻混合，把球料比為15:1的鋼球和混合粉末放入球磨罐中，使球料混合物占球磨罐體積的45%，然后把球磨罐放到球磨機(jī)上球磨24小時(shí)，使混合粉末在球磨過(guò)程中細(xì)化，并使其成分混合均勻，顆粒分布均勻后備用；
(3)取混合粉末30-50g，采用電火花點(diǎn)火，點(diǎn)火時(shí)，脈沖電源的一極接電極棒，另一極連接混合粉末，電極棒由自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置控制，以保證其與混合粉末在正常加工時(shí)維持一很小的放電間隙0.02mm。點(diǎn)火時(shí)間為0.1Os,且利用電火花放電產(chǎn)生的火花點(diǎn)燃混合粉末，直到混合粉末燃燒結(jié)束，得到燃燒產(chǎn)物，破碎燃燒產(chǎn)物，得到BaTiO3粉體；
(4)取步驟(3)得到的BaTiO3，加入摩爾分?jǐn)?shù)1.5%的CaO、摩爾分?jǐn)?shù)1%的Bia5Naa5TiO3和BiNbTiO4參雜，混合、球磨均勻，將其混合粉末采用上述(3)的方法再次點(diǎn)火，再次燃燒反應(yīng)直到結(jié)束，破碎燃燒產(chǎn)物，得到改性的BaTiO3粉末，粉末平均粒徑15 μ m。
[0012]實(shí)施例3:
(1)以粒度均小于70 μ m,純度大于 99% 的 BaO, TiO2'，CaO，Bi0.5Na0.5Ti03 和 BiNbTiO4 為原料；
(2)將BaO和TiO2原料按照摩爾比1:1均勻混合，把球料比為10:1的鋼球和混合粉末放入球磨罐中，使球料混合物占球磨罐體積的30%，然后把球磨罐放到球磨機(jī)上球磨12小時(shí)，使混合粉末在球磨過(guò)程中細(xì)化，并使其成分混合均勻，顆粒分布均勻后備用；
(3)取混合粉末30-50g，采用電火花點(diǎn)火，點(diǎn)火時(shí)，脈沖電源的一極接電極棒，另一極連接混合粉末，電極棒由自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置控制，以保證其與混合粉末在正常加工時(shí)維持一很小的放電間隙0.05mm。點(diǎn)火時(shí)間為0.20s,且利用電火花放電產(chǎn)生的火花點(diǎn)燃混合粉末，直到混合粉末燃燒結(jié)束，得到燃燒產(chǎn)物，破碎燃燒產(chǎn)物，得到BaTiO3粉體；
(4)取步驟(3)得到的BaTiO3，加入摩爾分?jǐn)?shù)2%的CaO、摩爾分?jǐn)?shù)1%的Bia5Naa5TiO3和BiNbTiO4混合物，混合、球磨均勻，將其混合粉末采用上述(3)的方法再次點(diǎn)火，再次燃燒反應(yīng)直到結(jié)束，破碎燃燒產(chǎn)物，得到改性的BaTiO3粉末，粉末平均粒徑10 μ m。[0013]實(shí)施例4:
(1)以粒度均小于50 μ m,純度大于 99% 的 BaO, TiO2'，CaO，Bi0.5Na0.5Ti03 和 BiNbTiO4 為原料；
(2)將BaO和TiO2原料按照摩爾比1:1均勻混合，把球料比為30:1，的鋼球和混合粉末放入球磨罐中，使球料混合物占球磨罐體積的50%，然后把球磨罐放到球磨機(jī)上球磨8小時(shí)，使混合粉末在球磨過(guò)程中細(xì)化，并使其成分混合均勻，顆粒分布均勻后備用；
(3)取混合粉末30-50g，采用電火花點(diǎn)火，采用電火花點(diǎn)火，點(diǎn)火時(shí)，脈沖電源的一極接電極棒，另一極連接混合粉末，電極棒由自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置控制，以保證其與混合粉末在正常加工時(shí)維持一很小的放電間隙0.03mm。點(diǎn)火時(shí)間為0.30s，且利用電火花放電產(chǎn)生的火花點(diǎn)燃混合粉末，直到混合粉末燃燒結(jié)束，破碎燃燒產(chǎn)物，得到BaTiO3粉體；
(4)取步驟(3)得到BaTiO3，加入摩爾分?jǐn)?shù)2%的CaO、摩爾分?jǐn)?shù)1%的Bia5Naa5TiO3和BiNbTiO4參雜，混合、球磨均勻，將其混合粉末采用上述(3)的方法再次點(diǎn)火，再次燃燒反應(yīng)直到結(jié)束，破碎燃燒產(chǎn)物，得到改性的BaTiO3粉末，，粉末平均粒徑5 μ m。
[0014]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種改性鈦酸鋇粉體的制備方法，其特征在于:具體步驟如下: (1)備料:以粒度為50 ~100 μ m，純度大于 99% 的 BaO，TiO2,, CaO, Bi0 5Na0 5TiO3BiNbTiO4為原料； (2)將BaO和TiO2原料按照摩爾比1:1均勻混合，把球料比為10:1~30:1的鋼球和混合粉末放入球磨罐中，使球料混合物占球磨罐體積的30%~50% ;然后把球磨罐放到球磨機(jī)上球磨，使混合粉末在球磨過(guò)程中細(xì)化，并使其成分混合均勻，顆粒分布均勻后備用； (3)將混合粉末采用電火花點(diǎn)火，點(diǎn)火時(shí)，脈沖電源的一極接電極棒，另一極連接混合粉末，電極棒由自動(dòng)進(jìn)給調(diào)節(jié)裝置控制，以保證其與混合粉末在正常加工時(shí)維持一很小的放電間隙0.01~0.05mm,點(diǎn)火時(shí)間為0.05~4.0s，利用電火花放電產(chǎn)生的火花點(diǎn)燃混合粉末，直到混合粉末燃燒結(jié)束，破碎燃燒產(chǎn)物，得到BaTiO3粉體； (4)取第(3)步得到的BaTiO3粉體，加入摩爾分?jǐn)?shù)1%_3%的CaO，以及摩爾分?jǐn)?shù)1%的Bia5Naa5TiO3和BiNbTiO4混合物，混合、球磨均勻，將其混合粉末采用上述第(3)步的方法再次點(diǎn)火，再次燃燒反應(yīng)直到結(jié)束，破碎燃燒產(chǎn)物，得到改性納米BaTiO3粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種改性鈦酸鋇粉體的制備方法，其特征在于:所述第(4)步制備的BaTiO3粉體的平均粒徑5~20 μ m。
【文檔編號(hào)】C04B35/63GK103553592SQ201310531366
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】張瑞珠, 盧偉, 史權(quán), 劉曉東, 代超, 黃榮浩, 陳鵬 申請(qǐng)人:華北水利水電大學(xué)