[发明专利]钛酸钡粉体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛酸钡粉体的制备方法。

背景技术

电子陶瓷粉体经高温烧结后固化为具有一定电性能的多晶陶瓷，电子陶瓷粉体的性能在很大程度上影响了电子元器件的性能。随着MLCC大容量、小尺寸化的进一步发展，介电薄膜的厚度迅速降低，对电子粉体的纯度、粒径、均匀性、分散性等方面提出了更加严格的要求。钛酸钡具有较高的介电常数及较低的介电损耗，是电子陶瓷行业重要的原料。

钛酸钡的制备主要有固相法、水热法，草酸法等。传统固相法制备钛酸钡，在煅烧合成过程中合成的钛酸钡粒径大，产生的硬团聚很难分散，球磨时间长易引入杂质，在纯度、分散性方面很难满足MLCC中薄层介电薄膜的需求。草酸法制备钛酸钡共沉淀反应析出的草酸氧钛钡晶粒小，在煅烧合成钛酸钡的过程中容易产生严重团聚，需经过粉碎、球磨等处理以打开团聚。

水热法制备钛酸钡将反应前躯体置于密封的容器中，在高温高压条件下直接在液相反应过程中合成钛酸钡，粉体的粒径小、纯度高、分散较少、烧结活性高，所制备的钛酸钡十分适用于大容量、小尺寸MLCC的制备。为促使四方相钛酸钡的合成、提高粉体的分散性，通常添加分散剂，使用含钡、钛的有机盐作为原料。然而，高温高压的反应条件一方面对反应设备的要求高，另一方面存在危险性不便操作。钡、钛有机盐价格较贵，部分有机原料对环境的污染大。受制于以上因素，推高了水热法钛酸钡的制造成本。高压下水热合成的钛酸钡粒径较小(通常≤0.3μm)，仍需要通过煅烧使粒径长大以满足使用要求。钛酸钡烘干后易板结，再煅烧后易产生沙粒状团聚的硬颗粒，需要经过粉碎、球磨等处理以打开团聚。

发明内容

基于此，有必要提供一种制备条件温和、烧结过程不易团聚且分散性好的钛酸钡粉体的制备方法。

一种钛酸钡粉体的制备方法，包括以下步骤：

向四氯化钛溶液中加入碱性溶液，制备氧氯化钛的盐酸溶液；

向所述氧氯化钛的盐酸溶液中加入氢氧化钡悬浊液得到混合液，再调节所述混合液pH值至12.5～13.5得到前驱体溶液；

将所述前驱体溶液在75℃～100℃下反应3小时～4小时得到钛酸钡；

用去离子水沉降洗涤所述钛酸钡直至上层清液的电导率≤300μs/cm，且Ba与Ti的摩尔比为0.995:1～1.005:1，得到钛酸钡料浆；

向钛酸钡料浆中加入乳化剂得到乳浆；

将所述乳浆在700℃～1000℃下烧结0.5小时～1.5小时得到钛酸钡粉体。

在一个实施例中，所述向四氯化钛溶液中加入碱性溶液的步骤中，所述四氯化钛溶液中的Ti⁴⁺与所述碱性溶液中的OH^-的摩尔比为1：1.2～1：1.6。

在一个实施例中，所述氢氧化钡悬浊液的由以下步骤制备：向含有Ba²⁺的溶液中加入碱性固体或碱性溶液得到氢氧化钡悬浊液。

在一个实施例中，所述碱性固体选自氢氧化钠及氢氧化钾中的至少一种，所述碱性溶液选自氢氧化钠溶液及氢氧化钾溶液中的至少一种。

在一个实施例中，所述含有Ba²⁺的溶液中Ba²⁺的摩尔浓度为1.23～1.73mol/L。

在一个实施例中，所述向所述氧氯化钛的盐酸溶液中加入氢氧化钡悬浊液得到混合液的步骤中，所述氢氧化钡悬浊液中的Ba元素与所述氧氯化钛的盐酸溶液中的Ti元素的摩尔比为1.05：1～1.25：1。

在一个实施例中，所述调节所述混合液pH值至12.5～13.5得到前驱体溶液的步骤中，使用所述碱性溶液调节所述混合液的pH值。

在一个实施例中，所述乳化剂选自烷基酚与环氧乙烷缩合物、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸三乙醇胺盐及聚乙二醇400中的至少一种。

在一个实施例中，所述乳化剂与所述钛酸钡料浆中钛酸钡的理论质量的质量比为0.5：100～5：100。

在一个实施例中，所述烧结采用微波烧结。

上述钛酸钡粉体的制备方法，使用价格低廉、易获取的氯化钡、四氯化钛、氢氧化钾、氢氧化钠为原料，在常压下合成钛酸钡，降低了对水热反应设备的要求，生产过程安全、易操作，且降低了制造成本，很适于规模化生产；通过加入乳化剂，制成膨松的钛酸钡乳浆，之后再煅烧，煅烧过程不产生团聚，煅烧后直接得到膨松的四方相钛酸钡粉体，粒径在0.3～1.0μm，无需经粉碎、研磨处理，分散性好。

附图说明

图1为实施例1制备的钛酸钡粉体的扫描电子显微镜图；