[发明专利]钡钙硅系复合纳米陶瓷粉体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子陶瓷技术领域的陶瓷粉体及其制备方法，尤其涉及一种熔盐法制备复合纳米陶瓷粉体的方法，该方法制备的复合纳米陶瓷粉体可应用于低温烧结电容器瓷料。

背景技术

在电子信息产业迅猛发展的今天，电子信息技术的集成化和微型化发展趋势，正推动电子产品日益向薄型化、小型化、数字化、高精度，以及低功耗化和低成本的方向发展。陶瓷介质电容器以其性能优良、价格低廉的优点，在电容器行业始终占据主导地位。而多层陶瓷电容器(MultilayerCeramicCapacitor，简称MLCC)因其体积小、比容大、可靠性高、电感小等优点成为应用最广泛的元器件之一。

BaTiO₃基陶瓷因其良好的介电性能而广泛应用于MLCC领域，为了实现高致密度、高介电常数，BaTiO₃基陶瓷需要较高的烧成温度，一般在1300～1350℃，必须用贵金属做内电极，为了降低成本，必须在瓷料中加入合适的助烧剂，以降低陶瓷的烧结温度。

助烧剂一般由低熔点氧化物、氟化物和玻璃组成。具有低熔点的化合物或者易挥发的氧化物(比如B₂O₃)在较低的温度下就可以形成液相，促进陶瓷的致密烧结，并且部分氧化物中的阳离子可以起到掺杂改性的作用。低熔点玻璃虽然可以降低烧结温度，但其粉体粒径不均匀，导致掺杂后陶瓷晶粒异常长大，介电常数明显降低，致密性和稳定性降低。氟化物由于含有对环境造成污染的有害离子，因此目前的研究逐渐减少。低熔点氧化物虽然较其他类型的助烧剂有一定的优势，但单一的氧化物在BaTiO₃陶瓷的改性方面仍具有一定的局限性。相比较而言，一些复合氧化物具有较低的共熔点，同时多组分掺杂也能改善钛酸钡陶瓷的其他特性，比如：温度稳定性，抗还原性，劣化特性等等。

CN1889210A介绍了一种叠层型陶瓷电容器的瓷料组成，其选用钡钙硅体系的复合陶瓷作为BaTiO₃陶瓷的烧结助剂，但采用的是传统的固相法来制备这种复合陶瓷粉体：将BaCO₃、CaCO₃、SiO₂按一定的比例湿式混合后干燥，1150℃煅烧处理，在球磨机中进行长达100h的湿法球磨后干燥。无疑固相法合成的复合陶瓷粉体粒度分布不均匀，长时间球磨也必定导致杂质的引入。合成粒径小、粒度分布窄、纯度高的纳米复合陶瓷助烧剂将成为钛酸钡陶瓷领域一个关键技术之一，有很好的应用前景。

发明内容

本发明旨在提供一种纯度高，分散性好，可用作低温烧结电容器瓷料的助烧剂。

为了达成上述目的，提供了一种钡钙硅系复合纳米陶瓷粉体的制备方法，包括如下步骤：按化学计量比Ba_xCa_1-xSiO₃(x＝0～1)称取钡钙硅前驱物；称取一定量的NaCl或者KCl作为熔盐介质；将所述熔盐介质和所述钡钙硅前驱物置于混料罐中进行湿法混合，并进行烘干；将烘干后的物料置于电炉中进行热处理；热处理后的物料进行洗涤和过滤，并对滤饼作进行干燥处理即得所述复合纳米陶瓷粉体。

一些实施例中，Ba(NO₃)₂、Ca(NO₃)₂和SiO₂，其中Ba(NO₃)₂、Ca(NO₃)₂为分析纯试剂，SiO₂为气相法合成，粒径为15nm。

一些实施例中，所述熔盐介质的重量为钡钙硅前驱物总质量的5～10倍。

一些实施例中，按料：球：水＝1:5:2的配比相应称取锆球和去离去水，密闭后置于辊式混料机上湿法混合24h。

一些实施例中，将所述混合后物料取出，置于70℃烘箱中烘24h。

一些实施例中，所述热处理包括以2～5℃的升温速率升温至770～800℃。

一些实施例中，所述热处理还包括保温1～2h后自然冷却至室温。

一些实施例中，所述洗涤包括用热水反复洗涤过滤多次，直至用AgNO₃溶液滴定没有白色沉淀生成为止。

一些实施例中，所述干燥处理包括对滤饼作70℃真空干燥处理。

根据本发明的钡钙硅系复合纳米陶瓷粉体的制备方法，原料廉价易得，洗去的熔盐重结晶后可以重复使用，工艺简单，适合规模化生产。