[发明专利]液相包裹热反应电子陶瓷微粉制备方法

说明书

本发明涉及的是陶瓷粉体制备方法，特别是涉及电子陶瓷，如偏铌酸铅PbNb₂O₆（PN）、铌镁酸铅Pb（Mg1/3Nb2/3）O₃（PMN）、钛酸钡BaTiO₃（BT）和锆钛酸铅（PZT）等系统陶瓷材料粉体制备方法。

电子陶瓷是一类应用极广泛的重要的陶瓷材料，在国际上，电子陶瓷材料的产值在陶瓷总产值中占有的份额高达70%以上。随着科学技术的迅速发展及产业化规模的不断扩大，均对电子陶瓷材料粉体的质量和数量提出更高的要求。粉体是陶瓷材料的基础，是决定陶瓷材料质量的基本因素，也是促进新材料产业化和提高产业经济效益的重要因素之一。当前对电子陶瓷材料粉体的基本要求为：

（1）高化学均匀性和较高纯度;

（2）具有单一的颗粒尺寸;

（3）颗粒形貌为球形或准球形;

（4）成本较低。

目前电子陶瓷粉体的常用制备方法有传统的固相法、液相法、化学制备法（如共沉淀法）、气相法和溶胶-凝胶法等。但这些方法尚不能完全满足电子陶瓷材料的研究、生产和应用日益发展的要求。

传统的固相法虽已长期在陶瓷材料的研究、生产中被应用，且有成本低的优点。但由于化学组成均匀性差、颗粒尺寸较大且分布较宽等缺点，越来越明显地限制了电子陶瓷材料的发展。共沉淀法日趋成熟，并在规模性生产上被采用，但是共沉淀法有一个致命的缺点，即，由于各组成沉淀物的溶度积相差较大，造成了沉淀有先后，使制得的多组份陶瓷材料（绝大多数电子陶瓷材料属多组成）粉体不容易获得理想的化学均匀性，因此，这种方法只适用于制备单组份或双组份的陶瓷材料粉体，如Al₂O₃、ZrO₂或含钇稳定的ZrO₂，以及BaTiO₃、SrTiO₃等，用气相法和溶胶-凝胶法可以制得化学组成极均匀、颗粒尺寸小且单一、分散性好且形如球状的粉体，不过这些方法需价格昂贵的特殊设备与原料，成本很高，故难以产业化。目前尚处于实验室应用阶段。[Adv Powder Technol，Pap ASM Mater Sci Semin.1981（Pub.1928），23-27，Jpn J.Appl Phys，Part 1 1987，26（suppl.26-2），145-8 Adv Ceram Mater 1988，315），485-90].

本发明的目的在于提供一种采用液相包裹-热反应电子陶瓷微粉的制备方法，用以解决现有制备技术的缺陷，达到：

（1）简化微粉制备工艺、便于大批量生产;

（2）解决化学制备中一些难以制备成溶液之组份所造成的困难;

（3）降低成本;

（4）改善粉体化学组成均匀性。

本发明的主要技术方案如下：

1.固相基体的选择与确定：

对于一些难以制备成溶液的组份（如铌）、难以制备成腐蚀性小和毒害性小的溶液的组份（如钛与锆）等，则选用它们不易溶于水的氢氧化物（或水化物）和盐类的中间物（如Nb（OH）₅、Zr（OH）₄、偏钛酸等）作为固相基体。

2.包裹液相的配制：

对电子陶瓷材料组成中便于制备成溶液的组份确定其作为液相部分，并将其制备成较稳定的柠檬酸盐、乙酸盐或甲酸盐和硝酸盐水溶液;所用的原料均要求分析纯水为去离子水，制备后的溶液过滤后，分别测定其浓度并装入塑料桶中备用。柠檬酸盐系列溶液浓度为25-200mg/ml（以金属氧化物计算，以下同），乙酸盐（或甲酸盐）系列溶液浓度为20-200mg/ml、硝酸盐系列溶液浓度为10-300mg/ml。

3.液相包裹技术：预先将各可溶性盐配制成各自的水溶液，经过滤后分析其浓度（mg/ml）并装入塑料桶中备用，然后按配料量及配料组成的要求，根据固相基体的纯度及各溶液的浓度，计算出固相基体的用量（g）及各溶液所需的体积量（ml）。先称出所需固相基体的重量，置于相应的玻璃容器内，随后再逐个量出各溶液所需的体积，并在不断搅拌的情况下，将各溶液逐一倒入，搅拌均匀后，经压电超声分散处理4-8小时，即可进行喷雾干燥，制成电子陶瓷粉体的前驱体。

4.热反应条件：

热反应在空气中进行，升温速度为60-150℃/hr;反应温度为300-1050℃，保温时间为2-6小时，降温速率为40-120℃/hr。