多层陶瓷电容器(MLCC)用钛酸钡的研制

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当今,多层陶瓷电容器(MLCC)的发展趋势是微型化、高比容、高电压、低成本、高可靠性的产品及工艺技术。大容量MLCC在工艺技术上的关键是解决厚膜的薄层化和叠层的多层化。要实现大容量MLCC的薄层化和叠层的多层化,其技术关键是要实现陶瓷粉料的纳米化或亚微米化。 钛酸钡(BaTiO3)由于具有铁电、压电、高介电常数和正温度系数效应等优异的电学性能,是制造MLCC和高介电陶瓷电容器的主要原材料。如果开发出纳米晶BaTiO3粉体将使得开发薄层、大容量、高可靠性的MLCC的介质成为现实,从而可能取代钽、铝电解电容器。目前超细高性能介质瓷料与工艺技术的进步,在国际上膜厚已达微米级,层数高达600层。要制备纳米或亚微米BaTiO3,采用传统的用TiO2和BaCO3固相烧结法是非常困难的,只有采用湿化学法直接合成超微细BaTiO3前驱体粉,再经热分解制备纳米或亚微米BaTiO3粉。这样制备的瓷料粉由于超微细化,在薄层中才能高度分散,从而保证同层与多层的一致性,MLCC的电性能与可靠性才有可靠的基础。 本文对近年来钛酸钡制备技术进行了全面综述,比较各种方法的优缺点后,制定了偏钛酸(H2TiO3)、氯化钡加碳酸盐共沉淀及四氯化钛(TiCl4)、氯化钡加碳酸盐共沉淀分别制备多层陶瓷电容器用钛酸钡超细粉的研究方案。研究了物料配比、TiOSO4浓度、TiCl4浓度、表面活性剂用量、加料方式、反应温度、反应时间、煅烧温度等因素郭靖:多层陶瓷电容器(MLCC)用钦酸钡的研制的影响,并用扫描电镜(SEM)、X一射线衍射分析(XRD)、激光粒度测试等检测方法对材料的晶相组成、成分、形貌、粒度等进行了表征。 研究取得以下结果: 以硫酸法钦白的中间产物偏钦酸为钦原料,与BaC12.2HZO、(NH4)ZCO3采用共沉淀法,可制备出平均粒径为1 OOnm左右的钦酸钡球型纳米粉体;采用该工艺制备钦酸钡,沉淀过程无需加热,方法简单,易控制,相对水热法等工艺来说,对设备、反应条件等无特殊要求,故可降低设备投资和生产耗能;最佳的工艺条件为:硫酸氧钦溶液浓度:0 .4mol/L;BaC12·ZHZO/HZTIO3=1.04;(NH4)ZCO3/BaC12·ZHZO二1.08;反应温度:室温(2 soC左右);反应时间:1.5h;锻烧温度:920oC;锻烧时f司:Zh。 以Ti CI;为原料,与BaC12·ZHZO、NH4HCO:采用共沉淀法,可制备出平均粒径为0.1一0.3林m左右的钦酸钡球型粉体;该法具有工艺流程短,操作简单,质量稳定的优点,因而有较大的应用前景;最佳的工艺条件为:四氯化钦溶液浓度0.6M,NH4Hc03/B aclZ一1.2,终点pH>10,沉淀温度20℃,搅拌反应1h,静置4h,在1020℃下高温锻烧1.5h。终点pH值的提高有利于减小产物粒径和保证产物钡钦比。锻烧温度过高会导致产物粒径大和烧结现象。 综合比较HZTi 03共沉淀法合成超细钦酸钡粉体及Ti C 14共沉淀法合成超细钦酸钡粉体,HZTi 03共沉淀法具有成本低、可制备纳米钦酸钡粉体的优点,但工艺流程较复杂,且不易实现掺杂。TICI;共沉淀法合成超细钦酸钡粉体具有工艺流程短、操作较简便、可以根据需要灵活掺杂的优点,但制备的钦酸钡粉体的粒径只能达到0.1一0.3协m。本研究提供的两种工艺路线可根据实际需要分别采用。关键词:多层陶瓷电容器钦酸钡偏钦酸碳酸盐共沉淀表面活性剂
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