Herstellung von elektronischer Piezokeramikrohstoff nach Festphasenmethode-Barium-Titanatpulver

Bariumtitanat ist der grundlegende Rohstoff der elektronischen Piezoceramik und die Säule der elektronischen Keramikindustrie. Bariumtitanat weist eine hohe dielektrische konstante und niedrige Dielektrizitätsverlusteigenschaften sowie hervorragende ferroelektrische, piezoelektrische, standardische Spannungs- und Isolationseigenschaften auf, sodass es häufig bei der Herstellung von Piezoelektrik -keramischen Ringkomponenten verwendet wird, insbesondere bei PTC -Thermisten. Multilayer-Keramikkondensatoren (MLCCs), Kondensatoren der Korngrenzen, thermoelektrische Elemente, piezoelektrische Keramik, Sonar, Sensoren, elektrooptische Display-Panels, Verbundwerkstoffe auf Polymerbasis.

Bariumtitanat wurde zuerst nach der festen Phasenmethode synthetisiert. Bereits der Ferroelektrizität von Bariumtitanat in den 1940er Jahren haben Länder wie Deutschland, Japan und die Vereinigten Staaten die feste Phasenmethode zur Synthese von Bariumtitanatpulver übernommen. Daher kann gesagt werden, dass die feste Phasenmethode die früheste Methode in der Synthese von Bariumtitanatpulver ist. Nach fast 80 Jahren wurde die SolidPhase-Methode ausgiebig und tief erforscht und angewendet, und die Synthesemethoden sind auch vielfältig, was in die traditionelle Solidphasenmethode, eine energiereiche Kugelmahlen und Verbrennungsmethode unterteilt werden kann.

(1) herkömmliches Festphasenmethode Das herkömmliche Methode mit Festphasen verwendet Bariumcarbonat und Titandioxid als Rohstoffe und führt eine langfristige Hochtemperatur (ca. 1000 ° C) aus, um Bariumtitanat zu erzeugen und schließlich das fertige Produkt zu erhalten durch einen Quetsch- und Schleifprozess. Die Reaktionsgleichung lautet wie folgt: BACO3 + TiO2 → BATIO3 + CO2 Der herkömmliche feste Phasenprozess ist einfach und reif, die Ausrüstung ist zuverlässig, die Rohstoffverarbeitung ist billig und es war die wichtigste synthetische Methode des industriellen Bariumtitanats für eine lange Zeit. Bisher wird ein großer Teil der Synthese von Barium-Titanat-Pulvern über 200 nm nach einer Festphasenmethode durchgeführt.

. Diese Methode nutzt die mechanische Wirkung der mechanischen Energie im Prozess der energiegeladenen Kugelmahlen, wodurch der Rohstoff eine Reihe physikalischer und chemischer Veränderungen unterzogen wird, während sich schnell verfeinert hat. Dies führt zu verschiedenen Defekten in der Kristallstruktur von Der Rohstoff und verbessert die chemische Aktivität des Rohstoffs signifikant. In den Turnpiezoceramic-Ringkomponzenten führt Komponenten zu normalen Temperatur- oder Niedertemperaturen-Festphasen-Reaktionen zwischen den Komponenten. Die energiereiche Kugelmahlen-Methode begann in den 1970er Jahren unter Verwendung von 1-5 & mgr; m BAO und 2-4 μm TiO2 als Reaktions Rohstoffe und mit Zirkoniakugeln als Ballfräsenmedien für 4 Stunden, um Bariumtitanatpulver mit einer Korngröße von 20 zu erhalten -50nm. TEM -Foto von Barium -Titanatpulver, das von Ball Milling Bao und TiO2 für 4H erhalten wurde

(3) selbstpropagierende Hochtemperatur-Synthesemethode Die selbstpropagierende Hochtemperatur-Synthesemethode (kurz SHS) ist eine Methode zur Synthesepulver unter Verwendung von Selbsthitzung und Selbstkontrolle der chemischen Reaktionswärme zwischen Reaktanten. Sobald der Reaktant entzündet ist, verbreitet sich die Verbrennung automatisch in den nicht umzusetzten Bereich, bis die Reaktion abgeschlossen ist. Der gesamte Prozess muss nicht andere Energie als die Energie der anfänglichen Zündung bereitstellen, sodass der Energieverbrauch gering ist. Die Reaktion kann Bariumperoxid -BaO2- und Metall -Ti- oder TiO2 -Reaktion verwenden Produktionseffizienz, aber das größte Problem ist, dass es schwierig ist, die Reaktion zu kontrollieren, sobald die Reaktanten entzündet sind und die Reaktion bei einer sehr hohen Temperatur durchgeführt wird. Die resultierenden Pulverpartikel mit dem Durchmesser sind in der Größenordnung von Mikrometern, und da die verwendeten Rohstoffe auf Atomebene nicht gemischt werden können, ist die Reinheit des Reaktionsprodukts nicht hoch. (4) Verbrennungssynthese-Methode mit niedriger Temperatur-Verbrennungssynthese-Methode (als LCS abkürzte) wird mit der selbstpropagierenden Hochtemperatur-Synthese-Methode (SHS) relativ vorgeschlagen, bei der eine Synthesemethode mit SHS mit der nassen chemischen Methode kombiniert wird. LCS benötigen Rohstoffe, die nitriert oder lösliche Salze sind. Die Verbrennungsreaktion wird auf einem heißen Teller oder in einem Muffelofen durchgeführt. Die Reaktionstemperatur kann bei 500 ° C oder niedriger durchgeführt werden. Batio3-Pulver wurde durch Verbrennung von Tiefsttemperaturen verschiedener Bariumsalze und organischer Kraftstoffe synthetisiert. Das TEM -Bild ist in der Abbildung dargestellt.

TEM -Foto von Barium -Titanatpulver, die durch Verbrennungssynthese mit niedriger Temperatur hergestellt wurde

Zusammenfassend hat die feste Phasenmethode die Vorteile eines einfachen Prozesses und zuverlässigen Geräten. Die Festphasenmethode erfordert jedoch häufig eine höhere Reaktionstemperatur oder eine Wärmebehandlungstemperatur, daher ist es schwieriger, ultrafeine Nanokristalle zu erhalten. Darüber hinaus ist die chemische Zusammensetzung des durch das festen Phasenmethode synthetisierten Pulvers nicht gleichmäßig, was die Leistung des piezoelektrischen Ringwandlers beeinflusst. Es ist schwierig, eine reine Batio3 -Kristallphase zu erhalten, und die Pulverreinheit ist niedrig. Aufgrund der geringen Qualität des Batio3 -Pulvers wird es im Allgemeinen nur zur Erstellung von Produkten mit niedrigeren technischen Leistungsanforderungen verwendet. Obwohl die Forschung zum Festen

Die Phasenmethode hat bereits die Grenzen der traditionellen Methode durchgebrochen, aber aufgrund einiger Probleme, die der Festphasenreaktion innewohnt, sind die Bedingungen nicht leicht zu kontrollieren, und die Studie ist komplizierter. Das System hat nicht genug und gute Ergebnisse erzielt.