[发明专利]铁电玻璃陶瓷微粉的化学制备方法

说明书

本发明属于化学技术领域，更进一步涉及一种用化学方法制备铁电玻璃陶瓷微粉的新方法。

目前，现有的获得铁电相和玻璃相混合粉料的方法有以下两种，第一种是分别制备铁电相微粉和玻璃相微粉，然后通过机械混合获得铁电玻璃陶瓷微粉（GB  PAT NO.2203736，1988）。第二种是先采用高温熔融工艺合成含组成铁电相成份的玻璃，然后从玻璃体中原位生长出铁电微晶（US PAT.NO.3649353，1972）。第一种工艺由于受到铁电微粉的自团聚，以及机械混合方法本身的局限，限制了玻璃相和铁电相混合的均匀性。第二种工艺需要很高的熔融温度，难以制备含难熔组元和高温下易挥发组元的铁电玻璃粉，并且也难以获得用以制备高介电常数厚膜电容的铁电相成份含量高的铁电玻璃陶瓷粉。因为当铁电相组成成份含量很高时，需要更高的熔融温度和更快的淬火速度。因此专利（US PAT.NO.3649353，1972）中分两步进行：第一步，先制备低含量的铁电玻璃粉，第二步，将上一步获得的铁电玻璃粉与铁电陶瓷粉机械混合获得高含量的铁电玻璃陶瓷粉，这样由于又采用了类似第一种工艺中的机械混合工艺，会失去部分原位析晶法的优点。

本发明的目的是采用化学手段在较低温度下获得含铁电相组成成份的均匀玻璃，并通过原位析晶技术获得亚微米级的铁电微晶与玻璃相均匀混合的玻璃陶瓷超细粉。

本发明由以下四个步骤实现：

第一步：将金属醇盐或金属有机盐溶于有机溶剂中，合成含有组成铁电相和玻璃相的各种元素的均匀溶胶;

第二步：将溶胶置于一定的温度和湿度下促其转变成均匀凝胶;

第三步：将上述凝胶加热处理，除去有机基团，获得仅含无机成份的块状或粒状材料;

第四步：将形成的块状或粒状材料粉碎，获得微粉。

下面结合附图对本发明作进一步描述。

图1是本发明的工艺流程图。

实施例1：Ba-Ti-B-Si体系铁电玻璃陶瓷的制备。

第一步：首先合成Ba-Ti-B-Si均匀溶胶。将醋酸钡溶于醋酸水溶液中，然后将采用少量冰醋酸稳定的钛酸丁酯的无水乙醇溶液缓慢加入其中，搅拌10分钟后，再加入适量冰醋酸，获得含组成BaTiO₃铁电相的Ba、Ti元素的溶液。同时，将含有玻璃相组成元素B、Si的硼酸三丙酯的冰醋酸溶液和正硅酸乙酯混合，加热至65℃下保持10分钟，获得了含有组成玻璃相元素B、Si的溶液，将此溶液与Ba-Ti溶液混合，搅拌30分钟，获得了含有组成铁电相元素（Ba，Ti）和组成玻璃相元素（B，Si）的均匀溶胶。

第二步：将第一步获得的含有Ba-Ti-B-Si的溶胶置于30℃，75%相对湿度的环境中，促其24小时左右转化为均匀透明凝胶，将凝胶置于60℃烘箱中干燥2-3天。

第三步：将第二步获得的凝胶加热至800℃，除去各种有机基团，并在材料中析出BaTiO₃微晶。

第四步：将第三步得到的含有BaTiO₃微晶的块状玻璃陶瓷球磨4小时，得到BaTiO₃铁电玻璃陶瓷微粉。

实施例2：Pb-Ti-Si玻璃陶瓷微粉的制备。

第一步：将三水醋酸铅与乙二醇乙醚的混合液在回流装置中加热溶解并脱水。待溶液降至110℃，加入钛酸丁酯，并加热至130℃保温20分钟，得到金黄色Pb-Ti先体溶液。待Pb-Ti溶液降至70℃，向其中加入少量乙酰丙酮，10分钟后将正硅酸乙酯缓慢加入其中，搅拌30分钟，得到含有组成铁电相元素（Pb，Ti）和组成玻璃相元素（Pb，Si）的均匀溶胶。

第二步：将第一步获得的含有Pb-Ti-Si的溶胶置于40℃，75%相对湿度的环境下促其10小时后转变成均匀透明凝胶，将凝胶置入65℃烘箱内干燥2-3天。

第三步：将第二步获得的凝胶置于电炉中加热至450℃，除去各种有机基团，得到只含无机成份Pb，Ti，Si，O的块状玻璃材料。继续加热至600℃，玻璃中生长出PbTiO₃微晶，从而得到块状PbTiO₃玻璃陶瓷。

第四步：将第三步获得的块状材料球磨4小时得到PbTiO₃玻璃陶瓷微粉。

实施例3：制备含有Pb，Ti元素的玻璃微粉。

第一步，二步同实施例2的第一步，第二步。

第三步：将第二步获得的凝胶置于电炉中加热至450℃，除去各种有机基团，得到只含无机成份Pb，Ti，Si，O的块状玻璃材料。