Sol-gel法制備Y5V型鈦酸鋇基納米粉體及其陶瓷的研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、鈦酸鋇是一種重要的優(yōu)質電子材料,其用途廣泛。主要用作多層陶瓷電容器(MLCC)的基質材料。其中Y5V型MLCC介電性能高、溫度穩(wěn)定性好,因而市場需求較大。鈦酸鋇基MLCC具有體積小、比容大、可靠性高等優(yōu)點,能滿足電子線路小型化、集成化的要求。為了滿足MLCC體積小、比容大的發(fā)展要求,就必須使粉體材料達到納米級,然而制備Y5V瓷粉大多采用傳統(tǒng)氧化物固相法,需經多步球磨預燒,不僅工藝復雜,容易混入雜質,并且粉體顆粒較大。由于鈦酸鋇納米粉體的

2、形貌及性能與制備技術息息相關,因此其制備方法以及摻雜改性一直是研究的熱點。而Sol-gel法具有化學成分均勻性好、純度高、顆粒細、反應溫度低等諸多優(yōu)點而被廣泛使用。
   本文以Sol-gel法制備摻雜鈦酸鋇基納米粉體及陶瓷,研究摻雜元素Ce、Zr、Nb、Zn的用量以及Ti/Ba比值和制備工藝對粉體及陶瓷相組成、微觀形貌以及介電性能的影響,并以Sol-gel法一步合成性能較好、滿足美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)Y5V標準的鈦酸鋇基納

3、米粉體及陶瓷,為MLCC小型化、大容量化奠定基礎。主要研究內容如下:
   1、設計五水平四因素的[L16(45)]正交表,采用Sol-gel法制備多組分摻雜鈦酸鋇基納米粉體及陶瓷,系統(tǒng)研究Ti/Ba比值、Zr含量、Nb摻雜量、Ce摻雜量以及Zn摻雜量五種水平對實驗配方介電性能的影響,研究結果表明:影響介電常數的各水平的順序依次為Ti/Ba>Zr>Nb>Ce>Zn。由正交實驗結果得到介電常數最大的最佳配方為:A3B1C2D2E2

4、。體系的介電常數最大值與陶瓷樣品的晶粒尺寸大小成正比。各因素對介電性能的影響規(guī)律為:①隨著Ti/Ba比值的增大,BCSTZS基陶瓷的介電常數先增大后減??;②隨著摻Ce量的增大,介電常數減??;③隨著Zr含量的增大,介電常數先增大后減?。虎茈S著摻Nb量的增大,介電常數先增大后減?。虎蓦S著Zn含量的增大,介電常數呈增大的趨勢。
   2、采用Sol-gel法制備了Ce摻雜(Ba0.87Sr0.04Ca0.09)(Zr0.04Sn0.0

5、6Ti0.89)O3(BSCTZS)基納米粉體及陶瓷,研究了粉體煅燒溫度以及Ce摻雜量對BSCTZS基粉體及陶瓷相組成、微觀形貌和介電性能的影響。研究表明:當BSCTZS基干凝膠的煅燒溫度達到600℃時,煅燒后粉體開始出現(xiàn)立方鈣鈦礦SrZrO3相,當煅燒溫度達到800℃時,煅燒后粉體完全由立方BaTiO3相組成。摻Ce可以提高BSCTZS基陶瓷的介電常數,隨Ce摻雜量的增大,BSCTZS陶瓷的居里峰移向低溫,居里峰展寬,容溫變化率減小,

6、室溫介電常數先增大后減小。當摻Ce量為0.01mol%時,陶瓷最大介電常數值為18000,當摻Ce量為0.15mol%時,陶瓷的室溫介電常數值為7500,滿足EIA-Y5V標準。
   3、采用Sol-gel法制備了Zr含量不同的(Ba0.87Sr0.04Ca0.09)(Ti0.96-xZrxSn0.06)O3(BSCTZS)基納米粉體及陶瓷,研究了Zr含量對BSCTZS基粉體及陶瓷相組成、微觀形貌和介電性能的影響。結果表明:B

7、SCTZS基粉體與陶瓷由單一立方BaTiO3相組成。隨Zr含量的增大,BSCTZS基陶瓷的居里峰移向低溫,居里峰展寬,容溫變化率減小,室溫介電常數先增大后減小。當Zr含量為8.0 mol%時,BSCTZS基陶瓷的居里峰移至20℃,同時材料的室溫介電常數得到明顯提高,達到13200以上,并且容溫變化率滿足Y5V標準。
   4、采用 Sol-gel法制備了一系列 Nb摻雜量不同的(Ba0.87Sr0.04Ca0.09)(Ti0.8

8、6Zr0.08Sn0.06)O3·Ce0.0001·W0.0004·Nby(BSCTZS)基納米粉體及陶瓷,研究了Nb摻雜量對BSCTZS基粉體及陶瓷相組成、微觀形貌和介電性能的影響,同時研究了煅燒溫度以及燒結溫度對陶瓷介電性能的影響。研究表明:Nb摻雜使BSCTZS體系的居里峰移向低溫,介電常數先增大后減小。當Nb摻雜量為0.38mol%時陶瓷的介電常數得到進一步提高,室溫介電常數為16200并且滿足Y5V標準的陶瓷材料。隨著BSCT

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