專利名稱：鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鈦酸鋇陶瓷的制備方法，特別涉及一種鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷的制備
方法。
背景技術(shù)：
文獻(xiàn)"李玲霞，潘偉，王洪茹，Mg"和Mn2+摻雜對BaTi03金屬復(fù)合系介電性能的影 響，電子元件與材料，2007，26(3)，18-19"公開了一種采用傳統(tǒng)的制粉和陶瓷制備工藝，以 鈦酸鋇、堿式碳酸鎂及其他添加劑為原料，在113(TC燒結(jié)成鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷，所制得的鎂 摻雜鈦酸鋇陶瓷介電損耗較高室溫下不同鎂摻雜濃度的鈦酸鋇陶瓷在頻率為1kHz時介 電損耗均在0.01以上。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)方法制備的鎂摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷室溫下介電損耗高的 不足，本發(fā)明提供一種鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷的制備方法，采用溶膠凝膠法制得不同鎂摻雜濃 度的鈦酸鋇納米粉體，再經(jīng)過傳統(tǒng)陶瓷工藝制得鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷。通過調(diào)整Mg/Ti比例， 改變燒結(jié)溫度，最終制得了純相鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷，其介電常數(shù)達(dá)到2330，1KHz時，室溫下 介電損耗降低至0. 002，并且溫譜、頻譜特性均比較穩(wěn)定。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案一種鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷，其化學(xué)式為 BaH》03，其中，0 < X < 0. 12，其制備方法包括以下步驟: (a)取[(^3((^2)30]411，將其溶入到甲醇中，其中[CH3(CH2)30]4Ti與甲醇的體積比 為1 : 4 ; (b)按化學(xué)計量比稱量Ba(OH)2 8H20并溶入到乙二醇甲醚中，乙二醇甲醚的體積 為甲醇體積的1.5倍； (c)將步驟(b)配制的溶液加入到步驟(a)配制的溶液中，邊攪拌邊向溶液中按照
Mg、 Ti比分別為0 0. 12 : 1加入Mg (OH) 2，充分?jǐn)嚢韬蠛蠹尤爰儍羲玫侥z； (d)將凝膠室溫陳化3 8h，再置于烘箱中于60 IO(TC干燥； (e)干燥后的凝膠于300 IOO(TC下煅燒1 5h，得到摻雜BaTi03粉體； (f)所得摻雜BaTi03粉體球磨10 30h后在80 120。C下烘干、過篩； (g)粉體于2 8MPa壓力下干壓成素坯體，加壓到10 30MPa使素坯體致密，然
后以3 7°C /min的升溫速度升溫至1200 140(TC并保溫1 3h，得到Mg摻雜鈦酸鋇陶瓷。 本發(fā)明的有益效果是由于采用溶膠凝膠法制得鎂摻雜鈦酸鋇納米粉體，再經(jīng)過 傳統(tǒng)陶瓷工藝制得鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷。通過調(diào)整Mg/Ti比例，改變燒結(jié)溫度，最終制得了純 相鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷，其介電常數(shù)達(dá)到2330，lKHz時，室溫下介電損耗降低至0.002，并且 溫譜、頻譜特性均比較穩(wěn)定。 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。


圖1是本發(fā)明方法在不同Mg/Ti摩爾比條件下制備的鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷介電損耗 隨頻率變化曲線。 圖2是本發(fā)明方法制備的鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷介電常數(shù)在lk頻率下與溫度的變化 關(guān)系曲線。 圖3是本發(fā)明方法在不同Mg/Ti摩爾比條件下制備的鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷介電常數(shù) 隨頻率變化曲線。
具體實施例方式
實施例l，選取Mg/Ti摩爾比為0.03，以氫氧化鋇(Ba(0H)2 8H20，98% )、鈦酸四 正丁酯([CH3(CH2)30]4Ti，98% )、硝酸鎂(Mg(N03)2*6H20，99% )、甲醇、乙二醇甲醚、純凈水 為原料制備鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷。取10ml的[CH3(CH丄0]4Ti，將其溶入到40ml的甲醇中配 成溶液，記為1#溶液；稱量9. 28g的Ba (OH) 2 *8H20并溶入到取60ml的乙二醇甲醚中，記為 2#溶液；將2#溶液加入到1#溶液中得到3#溶液；按照設(shè)定的Mg/Ti比例稱量取0. 052g 的Mg(0H)2，向3#溶液邊攪拌邊加入Mg(0H)2 ;充分?jǐn)嚢韬笮纬扇苣z，然后加入20ml的純凈 水，得到果凍狀的透明凝膠，整個過程在磁力攪拌器的攪拌下完成；之后將凝膠室溫陳化5 小時，再置于烘箱中6(TC干燥，得到干燥的凝膠；再將凝膠于70(TC下煅燒2h，得到所需要 的摻雜BaTi(^系粉體；以瑪瑙球和去離子水為球磨介質(zhì)，把制得的粉體在行星球磨機(jī)里球 磨20h;出磨后在8(TC下烘干、過篩，4MPa壓力下干壓成圓片狀素坯體，然后采用冷等靜壓 的方法將素坯體在lOMPa的壓力下使圓片狀素坯體致密；之后以4°C /min的升穩(wěn)速度分別 升至1285t:并保溫2h，得到致密的Mg/Ti = 0. 03的鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷片。
用日本電子公司的JEM5800型掃描電子顯微鏡對所制備鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷的自 由表面和斷面進(jìn)行測試，或經(jīng)打磨、拋光后，用荷蘭Panalytical(帕納科)分析儀器公司的 X' Pert PRO衍射儀對樣品進(jìn)行XRD的測試；測完XRD后經(jīng)超聲清洗，將銀漿均勻的涂覆在 鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷的上下表面，然后燒滲電極。燒滲溫度在55(TC，經(jīng)2t: /min的速率緩慢 升溫，保溫30分鐘。用安捷倫4294A測試儀對被銀后的陶瓷片進(jìn)行頻譜和溫譜測試。
實施例2，選取Mg/Ti摩爾比為0. 06，以氫氧化鋇(Ba(OH)2 8H20，98% )、鈦酸四 正丁酯([CH3(CH2)30]4Ti，98% )、硝酸鎂(Mg (N03)2 6H20， 99% )、甲醇、乙二醇甲醚、純凈 水為原料制備鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷。取15ml的[CH3(CH》30]Ji，將其溶入到60ml的甲醇中配 成溶液，記為1#溶液；稱量13.91g的Ba(OHh 8H20并溶入到取90ml的乙二醇甲醚中，記 為2#溶液；將2#溶液加入到1#溶液中得到3#溶液；按照設(shè)定的Mg/Ti比例稱量取0. 154g 的Mg(OH)2，向3#溶液邊攪拌邊加入Mg(OH)2 ;充分?jǐn)嚢韬笮纬扇苣z，然后加入25ml的純凈 水，得到果凍狀的透明凝膠，整個過程在磁力攪拌器的攪拌下完成；之后將凝膠室溫陳化6 小時，再置于烘箱中7(TC干燥，得到干燥的凝膠；再將凝膠于30(TC下煅燒5h，得到所需要 的摻雜BaTi(^系粉體；以瑪瑙球和去離子水為球磨介質(zhì)，把制得的粉體在自制的行星球磨 里球磨25h;出磨后在9(TC下烘干、過篩，5MPa壓力下干壓成圓片狀素坯體，然后采用冷等 靜壓的方法將素坯體在15MPa的壓力下使圓片狀素坯體致密；之后以5°C /min的升穩(wěn)速度 分別升至120(TC并保溫3h，得到致密的Mg摻雜鈦酸鋇陶瓷片。
用日本電子公司的JEM5800型掃描電子顯微鏡對燒結(jié)后的原始出爐樣品的自由 表面和斷面進(jìn)行測試，部分樣品經(jīng)打磨、拋光后，用荷蘭Panalytical(帕納科)分析儀器公 司的X' Pert PRO衍射儀對樣品進(jìn)行XRD的測試；測完XRD的樣品經(jīng)超聲清洗后，將銀漿均 勻的涂覆在樣品的上下表面，然后燒滲電極。燒滲溫度在55(TC，經(jīng)2t: /min的速率緩慢升 溫，保溫30分鐘。用安捷倫4294A測試儀對被銀后的陶瓷片進(jìn)行頻譜和溫譜測試。
實施例3，選取Mg/Ti摩爾比為0. 09，以氫氧化鋇(Ba (OH) 2 *8H20， 98% )、鈦酸四 正丁酯([CH3 (CH2) 30] 4Ti， 98% )、硝酸鎂(Mg (N03) 2 *6H20， 99% )、甲醇、乙二醇甲醚、純凈 水為原料制備鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷。取25ml的[CH3(CH2)30]4Ti，將其溶入到100ml的甲醇 中配成溶液，記為1#溶液；稱量25. 48g的Ba(0H)2'8H20并溶入到取150ml的乙二醇甲醚 中，記為2#溶液；將2#溶液加入到1#溶液中得到3#溶液；按照設(shè)定的Mg/Ti比例稱量取 0. 384g的Mg(0H)2，向3#溶液邊攪拌邊加入Mg (OH) 2 ;充分?jǐn)嚢韬笮纬扇苣z，然后加入30ml 的純凈水，得到果凍狀的透明凝膠，整個過程在磁力攪拌器的攪拌下完成；之后將凝膠室溫 陳化7小時，再置于烘箱中8(TC干燥，得到干燥的凝膠；再將凝膠于50(TC下煅燒3h，得到 所需要的摻雜BaTi03系粉體；以瑪瑙球和去離子水為球磨介質(zhì)，把制得的粉體在自制的行 星球磨里球磨25h ;出磨后在11(TC下烘干、過篩，6MPa壓力下干壓成圓片狀素坯體，然后采 用冷等靜壓的方法將素坯體在20MPa的壓力下使圓片狀素坯體致密；之后以6°C /min的升 穩(wěn)速度分別升至130(TC并保溫2. 5h，得到致密的Mg摻雜鈦酸鋇陶瓷片。
用日本電子公司的JEM5800型掃描電子顯微鏡對燒結(jié)后的原始出爐樣品的自由 表面和斷面進(jìn)行測試，部分樣品經(jīng)打磨、拋光后，用荷蘭Panalytical(帕納科)分析儀器公 司的X' Pert PRO衍射儀對樣品進(jìn)行XRD的測試；測完XRD的樣品經(jīng)超聲清洗后，將銀漿均 勻的涂覆在樣品的上下表面，然后燒滲電極。燒滲溫度在55(TC，經(jīng)2t: /min的速率緩慢升 溫，保溫30分鐘。用安捷倫4294A測試儀對被銀后的陶瓷片進(jìn)行頻譜和溫譜測試。
實施例4，選取Mg/Ti摩爾比為O. 12，以氫氧化鋇(Ba (OH) 2 *8H20， 98% )、鈦酸四 正丁酯([CH3 (CH2) 30] 4Ti， 98% )、硝酸鎂(Mg (N03) 2 *6H20， 99% )、甲醇、乙二醇甲醚、純凈 水為原料制備鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷。取30ml的[CH3(CH2)30]4Ti，將其溶入到120ml的甲醇 中配成溶液，記為lft溶液；稱量31.62g的Ba(0H)2'8H20并溶入到取180ml的乙二醇甲醚 中，記為2#溶液；將2#溶液加入到1#溶液中得到3#溶液；按照設(shè)定的Mg/Ti比例稱量取 0. 614g的Mg(0H)2，向3ft溶液邊攪拌邊加入Mg(0H)2 ;充分?jǐn)嚢韬笮纬扇苣z，然后加入35ml 的純凈水，得到果凍狀的透明凝膠，整個過程在磁力攪拌器的攪拌下完成；之后將凝膠室溫 陳化8小時，再置于烘箱中9(TC干燥，得到干燥的凝膠；再將凝膠于IOO(TC下煅燒lh，得到 所需要的摻雜BaTi03系粉體；以瑪瑙球和去離子水為球磨介質(zhì)，把制得的粉體在自制的行 星球磨里球磨30h ;出磨后在12(TC下烘干、過篩，7MPa壓力下干壓成圓片狀素坯體，然后采 用冷等靜壓的方法將素坯體在30MPa的壓力下使圓片狀素坯體致密；之后以7°C /min的升 穩(wěn)速度分別升至140(TC并保溫2h，得到致密的Mg摻雜鈦酸鋇陶瓷片。
用日本電子公司的JEM5800型掃描電子顯微鏡對燒結(jié)后的原始出爐樣品的自由 表面和斷面進(jìn)行測試，部分樣品經(jīng)打磨、拋光后，用荷蘭Panalytical(帕納科)分析儀器公 司的X' Pert PRO衍射儀對樣品進(jìn)行XRD的測試；測完XRD的樣品經(jīng)超聲清洗后，將銀漿均 勻的涂覆在樣品的上下表面，然后燒滲電極。燒滲溫度在55(TC，經(jīng)2t: /min的速率緩慢升 溫，保溫30分鐘。用安捷倫4294A測試儀對被銀后的陶瓷片進(jìn)行頻譜和溫譜測試。
從圖1中可以看到，摻入鎂后，鈦酸鋇陶瓷的介電損耗明顯下降。室溫下，四種不 同鎂摻雜濃度的鈦酸鋇陶瓷的介電損耗均在0. 01以下，其中Mg/Ti為0. 06時介電損耗最 低，lkHz時，介電損耗降低至O. 002。 從圖2中可以看到，摻入鎂后，鈦酸鋇陶瓷的介電常數(shù)下降，并且居里峰出現(xiàn)了寬 化。 從圖3中可以看到，不同鎂摻雜濃度的鈦酸鋇陶瓷的介電常數(shù)隨頻率變化保持良 好的穩(wěn)定性。 綜上，本發(fā)明采用溶膠_凝膠法制備的粉體，再通過傳統(tǒng)的陶瓷制備工藝成功地
制備出室溫下介電損耗低、介電常數(shù)隨頻率變化穩(wěn)定性好的的鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷，其制備 過程簡單可行、原料成本較低，因此本發(fā)明的鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷的制備方法適合工業(yè)化推
廣和大規(guī)模生產(chǎn)。
權(quán)利要求
一種鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷，其化學(xué)式為Ba(MgxTi1-x)O3，其中，0＜X＜1，Mg/Ti摩爾比為0.03～0.12，其制備方法包括以下步驟(a)取[CH3(CH2)3O]4Ti，將其溶入到甲醇中，其中[CH3(CH2)3O]4Ti與甲醇的體積比為1∶4；(b)按化學(xué)計量比稱量Ba(OH)2·8H2O并溶入到乙二醇甲醚中，乙二醇甲醚的體積為甲醇體積的1.5倍；(c)將步驟(b)配制的溶液加入到步驟(a)配制的溶液中，邊攪拌邊向溶液中按照Ba、Mg＝1∶X加入Mg(OH)2，充分?jǐn)嚢韬蠹尤爰儍羲?，得到凝膠；(d)將凝膠室溫陳化5～8h，再置于烘箱中于60～90℃干燥；(e)干燥后的凝膠于300～1000℃下煅燒1～4h，得到摻雜BaTiO3粉體；(f)所得摻雜BaTiO3粉體球磨20～30h后在80～120℃下烘干、過篩；(g)粉體于4～7MPa壓力下干壓成素坯體，加壓到10～30MPa使素坯體致密，然后以4～7℃/min的升溫速度升溫至1200～1400℃并保溫2～3h，得到Mg摻雜鈦酸鋇陶瓷。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷的制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)制備方法制備的鎂摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷室溫下介電損耗高的技術(shù)問題，其技術(shù)方案是將[CH3(CH2)3O]4Ti溶入到甲醇中，將Ba(OH)2·8H2O溶入到乙二醇甲醚中，兩者混合后加入Mg(OH)2，得到凝膠，干燥后的凝膠經(jīng)過煅燒得到摻雜BaTiO3粉體，經(jīng)球磨、過篩后加壓，在制備溫度下得到Mg摻雜鈦酸鋇陶瓷。本發(fā)明通過調(diào)整Mg/Ti比例，改變燒結(jié)溫度，最終制得了純相鎂摻雜鈦酸鋇陶瓷，其介電常數(shù)達(dá)到2330，1kHz時，室溫下介電損耗降低至0.002，并且溫譜、頻譜特性均比較穩(wěn)定。
文檔編號C04B35/468GK101786877SQ20101012239
公開日2010年7月28日 申請日期2010年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月11日
發(fā)明者張培鳳, 樊慧慶 申請人:西北工業(yè)大學(xué)