鈦酸鋇(BaTiO3)是電子陶瓷元器件行業(yè)的重要基礎(chǔ)原料,被譽為“電子陶瓷工業(yè)的支柱”,也是MLCC最常采用的電介質(zhì)材料。鈦酸鋇外觀為白色粉末,化學(xué)式BaTiO3,相對分子質(zhì)量為233.21,作為一致性熔融化合物,熔點約為1618℃,密度6.2g/cm3,難溶于水,不溶于熱的稀硝酸、水及堿??扇苡跐饬蛩帷F等。BaTiO3在1460℃以下是鈣鈦礦ABO3型,晶體結(jié)構(gòu)如圖所示,Ba2-離子位于晶胞的A位頂點,Ti4+離子位于B位的體心,O2-則處于晶胞的六個面心位置,Ti4+和O2-離子構(gòu)成 Ti-O八面體。
制備工藝
對于電子陶瓷材料而言,鈦酸鋇的純度、粒度、形貌等性能至關(guān)重要,且由于鈦酸鋇在電子陶瓷領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,其粉體制備一直受到人們的關(guān)注。目前鈦酸鋇的制備方法主要固相合成法、水熱法、溶膠凝膠法、草酸鹽共沉淀法、直接沉淀法等。
① 固相合成法
固相法是將碳酸鋇和二氧化鈦原料等摩爾混合,并加入稀土改性材料,在1250~1300℃下煅燒,固相反應(yīng),合成的鈦酸鋇冷卻后粉碎即得到鈦酸鋇粉體產(chǎn)品。傳統(tǒng)固相法,工藝簡單,對設(shè)備要求不高,成本低,但產(chǎn)物粒徑粗大,團聚現(xiàn)象嚴重。
② 水熱法
在密封的壓力容器中,以水為溶劑,在一定的溫度和水的自生壓力下,將含分散TiO2細粒子的Ba(OH)2水溶液進行水熱處理,形成鈦酸鋇粉體。水熱法制得的鈦酸鋇晶體發(fā)育完整,粒度小且分布均勻,顆粒之間少團聚,顆度可控;原料較便宜,生產(chǎn)成本低;無需高溫煅燒,避免了其中晶粒團聚和容易混入雜質(zhì)的問題。但水熱法對溫度和壓力等反應(yīng)條件苛刻,對設(shè)備要求高,技術(shù)水平要求較高,產(chǎn)業(yè)化困難較大。
③ 溶膠-凝膠法
將易水解的金屬醇鹽或無機鹽在某種溶劑中與水發(fā)生反應(yīng),經(jīng)水解、縮聚而逐漸凝膠化,經(jīng)干燥和后處理得到鈦酸鋇粉體。溶膠-凝膠法制得的鈦酸鋇粉體化學(xué)均勻性好、純度高、粒度小、粒度分布窄,化學(xué)活性強。但原料成本較高、且有機溶劑有毒性,工藝條件不易控制,粉體易團聚,難以實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化。