Preparação de matérias-primas eletrônicas de cerâmica piezo por método de fase sólida - pó de titanato de bário

O titanato de bário é a matéria-prima básica da eletrônicapiebiocerâmica e do pilar da indústria eletrônica de cerâmica. O titanato de bário possui altas características de perda dielétrica e baixa perda dielétrica, bem como excelentes propriedades ferroelétricas, piezoelétricas, suportadas de tensão e isolamento, por isso é amplamente utilizado na fabricação de componentes de anéis de cerâmica de piezoelétrico, especialmente termistores PTC. Capacitores de cerâmica multicamadas (MLCCS), capacitores de camada limite de grão, elementos termoelétricos, cerâmica piezoelétrica, sonar, sensores, painéis de exibição eletroptic, materiais compostos e revestimentos com base em polímero.

O titanato de bário foi primeiro sintetizado pelo método de fase sólida. Já se a ferrareletricidade do titanato de bário foi descoberta na década de 1940, países como a Alemanha, o Japão e os Estados Unidos adotaram o método de fase sólida para sintetizar o pó de titanato de bário. Portanto, pode-se dizer que o método de fase sólido é o primeiro método na síntese de pó de titanato de bário. Após quase 80 anos, o método SolidFase foi extensivamente e profundamente pesquisado e aplicado, e os métodos de síntese também são diversos, o que pode ser dividido no método tradicional de fase sólida, método de moagem de esferas de alta energia e método de combustão.

(1) Método tradicional de fase sólida O método tradicional de fase sólida utiliza carbonato de bário e dióxido de titânio como matérias-primas, e realiza uma reacção de calcinação de alta a longo prazo (cerca de 1000 ° C) para gerar titanato de bário e, finalmente, obtém o produto acabado através de um processo de esmagamento e moagem. A equação de reação é a seguinte: Baco3 + TiO2 → Batio3 + CO2 O processo de fase sólida tradicional é simples e maduro, o equipamento é confiável, o processamento de matérias-primas é barato, e tem sido o principal método sintético de titanato de bário industrial para um muito tempo. Até agora, uma grande parte da síntese de pós de titanato de bário acima de 200nm é realizada por método de fase sólida.

(2) Methode de moagem de esferas de alta energia Molagem de esferas de energia é também um método comumente usado em síntese de fase sólida nos últimos anos. Este método faz pleno uso do efeito mecânico da energia mecânica no processo de moagem de esferas de alta energia, que faz com que a matéria-prima passe por uma série de mudanças físicas e químicas, enquanto refinam rapidamente, o que causa vários defeitos na estrutura de cristal A matéria-prima e melhora significativamente a atividade química da matéria-prima. O que nos componlets anéis Turnpiezoceramic leva a uma temperatura normal ou reações de fase de baixa temperatura entre os componentes. O método de moagem de bola de alta energia começou na década de 1970, usando 1-5μm Bao e 2-4μm TiO2 como as matérias-primas de reação, e usando bolas de zircônia como a mídia de moagem de bola para 4h para obter pó de titanato de bário com um tamanho de grão de 20 -50nm. Fotografia de titanato de bário obtido por Ball Milling Bao e Tio2 para 4h

(3) Método de síntese de alta temperatura auto-propagação O método de síntese de alta temperatura auto-propagação (shs para curto) é um método para sintetizar o pó usando auto-aquecimento e auto-condução de calor de reação química entre os reagentes. Uma vez que o reagente é inflamado, a combustão se propagará automaticamente para a área não reagida até que a reação esteja completa. Todo o processo não precisa fornecer energia diferente da energia da ignição inicial, para que o consumo de energia seja baixo. A reacção pode usar peróxido de bário BAO2 e metálica TI ou reação de TiO2, a equação é mostrada abaixo: BAO2 + TI + 1 / 2O2 → Batio32Bao2 + TiO2 + 1 / 2ti → 2batio3 As vantagens de SHS são baixo consumo de energia, processo simples e Eficiência de produção, mas o maior problema é que é difícil controlar a reação assim que os reagentes sejam acendidos, e a reação é realizada a uma temperatura muito alta. As partículas de diâmetro resultantes são na ordem dos micrômetros, e porque as matérias-primas utilizadas não podem ser misturadas no nível atômico, a pureza do produto de reacção não é alta. (4) Método de síntese de combustão de baixa temperatura O método de síntese de combustão de baixa temperatura (abreviado como LCS) é relativamente proposto com o método de síntese de alta temperatura auto-propagação (SHS), que é um método de síntese combinando shs com o método químico molhado. A LCS requer matérias-primas para serem sais nitrados ou solúveis. A reação de combustão é realizada em uma placa quente ou em um forno de mufalho. A temperatura da reacção pode ser realizada a 500 ° C ou inferior. Batio3 em pó foi sintetizado por combustão de baixa temperatura de vários sais de bário e combustíveis orgânicos. A imagem tem é mostrada na figura.

Fotografia de titanato de bário preparado por síntese de combustão de baixa temperatura

Em resumo, o método de fase sólido tem as vantagens do processo simples e do equipamento confiável. No entanto, o método de fase sólido geralmente requer uma temperatura de reação maior ou temperatura do tratamento térmico, por isso é mais difícil obter nanocristais ultrafinos. Além disso, a composição química do pó sintetizado pelo método de fase sólida não é uniforme, o que afeta o desempenho do transdutor de anel piezoelétrico sinterizado; É difícil obter fase de cristal pura Batio3, e a pureza do pó é baixa. Devido à baixa qualidade do pó Batio3 preparado pelo método de fase sólida, ele geralmente é usado apenas para fazer produtos com requisitos de desempenho técnico mais baixos. Embora a pesquisa sobre o sólido

O método de fase já foi quebrado através dos limites do método tradicional, mas devido a alguns problemas inerentes à reação de fase sólida, as condições não são fáceis de controlar, e o estudo é mais complicado. O sistema não conseguiu resultados suficientes e bons.