[发明专利]一种片式钛酸钡陶瓷材料的流延成型方法

说明书

本发明涉及一种片式钛酸钡陶瓷非水基流延成型新方法，该方法钛酸钡粉体质量百分比为60％‑65％，添加剂以二甲苯与正丁醇作为溶剂，分散剂选用磷酸三丁酯和蓖麻油，聚乙烯醇缩丁醛(PVB)为粘结剂，邻苯二甲酸二丁酯为增塑剂。浆料配方所用试剂成本低、使用安全、适合于大规模工业化生产。流延后烧结得到得到的片式钛酸钡陶瓷无卷曲，具有结构均匀、表面光滑，致密度高等优点，可广泛应用于多层陶瓷电容器、陶瓷基片、各种传感器、半导体材料和敏感元件中。

技术领域

本发明涉及一种片式钛酸钡陶瓷非水基流延成型新方法，属于无机非金属材料技术领域。

背景技术

钛酸钡是一种典型的铁电材料，被当作是钛酸盐系列电子陶瓷的母体材料，因此，也被人们称为“电子陶瓷产业的支柱”。近些年来，钛酸钡一直是研究的热点，人们通过掺杂改性，希望得到性能更加优良的电子陶瓷。钛酸钡作为钙钛矿类化合物的典型代表，具有高的介电常数、低的介质损耗和优良的铁电、压电、耐压和绝缘性能，在制造高电容多层电容器、陶瓷基片、各种传感器、半导体材料和敏感元件中得到广泛的使用。流延成型是一种制备陶瓷薄膜材料的方法，被用于制备单层或多层陶瓷材料。多年来，各国学者对于流延技术和流延工艺不断探索，使流延成型技术不断走向成熟。现如今，流延成型已成为多层电容器和多层陶瓷基片的主要生产方法，同时也是电子元器件生产的必要技术。

流延成型是在 1947 年由 Glenn Howatt最先提出的关于制备陶瓷薄片的工艺方法，是一种将陶瓷粉体与各种陶瓷添加剂混合得到稳定的浆料，然后在流延机上制得一定厚度片式陶瓷的成型方法。现在已经成为制备片式陶瓷电容器，陶瓷基板的主要方法。相对于其他陶瓷成型方法，流延法具有以下几点优点：可以制备出面积大、厚度小、表面平整光滑的陶瓷器件；操作比较简单，劳动强度相对小；材料利用率较高；材料呈二维分布，缺陷小；生产效率高，生产可连续性。适于成型大型薄板陶瓷或金属部件, 这类部件几乎不可能或很难通过压制或挤制成型, 而通过流延成型制造各种尺寸和形状的坯体则十分容易,而且可以保证坯体质量。

本发明通过改变了溶剂和分散剂的配方，选用毒性较小的二甲苯和正丁醇作为有机溶剂，获得了高质量的生瓷带，调整排胶烧结工艺得到平直无卷曲的薄片式陶瓷。

发明内容

本发明提供一种片式钛酸钡陶瓷非水基流延成型新方法，工艺简便、毒性低，制造成本低。

本发明技术方案如下：

（1）按照化学计量比称量碳酸钡（BaCO3）和氧化钛（TiO2），以去离子水为球磨介质，以300 r/min的转速高能球磨6h后，将粉体干燥过筛，在1100℃煅烧2 h，得到纯钛酸钡（BaTiO3）粉体。

（2）将钛酸钡粉体与溶剂、分散剂，球磨或搅拌混合（视浆料需求量而定），选择二甲苯与正丁醇作为溶剂，其中二甲苯和正丁醇质量比为1:1，分散剂选用磷酸三丁酯和蓖麻油按质量比1:1混合。

（3）再将球磨或者搅拌后的浆料，加入粘结剂和增塑剂，其中粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，增塑剂为邻苯二甲酸二丁酯，二次球磨或者搅拌，直至粘结剂和增塑剂充分溶解。

（4）将步骤（3）得到的陶瓷浆料真空搅拌，进行除泡处理。

（5）将步骤（4）除泡后的陶瓷浆料，通过流延机进行流延处理，调节刮刀高度，以满足要求厚度的陶瓷生瓷片。

（6）将步骤（5）流延得到的陶瓷生瓷片，烘干后进行裁剪或冲孔，以得到具体要求尺寸的片式陶瓷。

（7）将步骤（6）裁剪或冲孔后得到的生瓷片，在马弗炉中烧结为片式陶瓷。

本发明中步骤（1）中BaCO3和TiO2的摩尔比为1:1，烘干温度为80℃，300目筛子过筛。

本发明中步骤（2）中钛酸钡粉体质量百分比为60%-65%，溶剂的质量百分比对应为30%-25%，分散剂的质量百分比为1%。