[发明专利]一种制备钛酸铜铋钠陶瓷的方法在审

专利信息
申请号: 201510207502.6 申请日: 2015-04-28
公开(公告)号: CN104844195A 公开(公告)日: 2015-08-19
发明(设计)人: 苏艳丽;王莹 申请(专利权)人: 苏州大学
主分类号: C04B35/462 分类号: C04B35/462;C04B35/622
代理公司: 苏州创元专利商标事务所有限公司 32103 代理人: 陶海锋
地址: 215123 江苏省*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 制备 钛酸铜铋钠 陶瓷 方法
【说明书】:

技术领域

发明属于陶瓷材料制备领域,具体涉及一种制备钛酸铜铋钠陶瓷的方法。

背景技术

近几十年来,微电子产业已成为各国国民经济的重要支柱。电子元器件的集成化、小型化和高速化是微电子技术发展的主要驱动力,而电介质材料是电子和微电子器件中的核心材料。由于电容量与介电常数成正比,所以希望材料有高的介电常数,为了满足电路应用的要求,电解质的介电常数与频率之间必须呈小的相关性,同时希望材料有尽可能小的介质损耗;因此,高介电常数材料成为这些领域中具有巨大应用潜力的材料。

钛酸铜铋钠(Na0.5Bi0.5Cu3Ti4O12)陶瓷,是近年来发现的一类巨介电陶瓷材料。Na0.5Bi0.5Cu3Ti4O12(NBCTO)陶瓷的介电常数在-173~127℃时可达104,并且可用内部阻挡层理论来解释其巨电性,在微电子产业有巨大应用前景。

目前,通常采用固相法制备NBCTO介电陶瓷材料,该方法合成温度较高,一般需要在900℃以上长达数小时的高温煅烧才能合成物相较纯的NBCTO陶瓷粉体,且原料中的CuO在高温煅烧的过程中极易挥发,造成各元素之间的比例失配,部分元素组成与理论值不符的粉体使得烧结后的NBCTO陶瓷的介电性能由于制备工艺的变化会出现很大的差别,有些产品甚至无法符合高介电要求,成品率低、批次不稳定,大大限制了NBCTO陶瓷的实际生产应用。因此,需要研发新的方法制备多组分NBCTO陶瓷,可以使得各反应原料在较低的温度下进行,并且产品纯度高,可以改善陶瓷的显微结构,进而提高陶瓷材料的介电性能,满足工业应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备Na0.5Bi0.5Cu3Ti4O12陶瓷的方法,可使得各反应原料在较低的温度下进行煅烧,并且合成产物纯度高,粒径小,可明显改善钛酸铜铋钠陶瓷的显微结构,进而提高介电性能,在高介电常数材料领域具有很大的价值。

为达到上述发明目的,本发明采用的技术方案是,一种制备钛酸铜铋钠陶瓷的方法,包括以下步骤:

(1)将Na2CO3、Bi2O3、CuO和TiO2混合后加入NaCl和KCl得到混合物;将混合物装入玛瑙罐中,以玛瑙球作为球磨介质、无水乙醇为分散剂、混合物与玛瑙球的质量比为1∶(3~4)进行球磨处理,球磨产物干燥后研细得到研细物;所述NaCl和KCl的质量之和为混合物总质量的10~50 %;

(2)将研细物置于氧化铝坩埚内,加盖,于650~750℃下煅烧2~4小时,自然冷却至室温,即得到含有氯盐的Na0.5Bi0.5Cu3Ti4O12陶瓷粉体;

(3)用去离子水洗涤步骤(2)中得到的含有氯盐的陶瓷粉体,至清洗废液中检测不出氯离子,即完成清洗,干燥后即得到Na0.5Bi0.5Cu3Ti4O12陶瓷粉体;然后将Na0.5Bi0.5Cu3Ti4O12陶瓷粉体进行造粒,制成圆片状生坯;

(4)将步骤(3)所得的圆片状生坯在空气气氛下于950~1050℃烧结2~12小时,自然冷却至室温,即得到所述的钛酸铜铋钠陶瓷。

上述技术方案中,所述Na2CO3、Bi2O3、CuO、TiO2的质量比根据通式Na0.5Bi0.5Cu3Ti4O12的化学计量计算。无水乙醇使得原料混合物混合更均匀,优选用量为混合物质量的2~3倍。

上述技术方案中,步骤(1)中,NaCl与KCl的摩尔比为1∶(1~3);优选为1∶1。

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