钛酸钡前驱体陶瓷墨水的制备及后处理工艺研究

发布时间：2020-07-02 15:51

【摘要】：钛酸钡(BaTi O_3)作为一种传统的电介功能陶瓷材料,可以应用于陶瓷元件的制造。近几年,随着陶瓷产业的发展,陶瓷元件逐渐向微型化、个性化方向发展,且新型陶瓷元件的制造与成型工艺有着密切的关系。因此,对钛酸钡成型工艺提出了更加精密化、快速化的要求。目前,影响成型工艺的因素主要有:钛酸钡成型材料的开发、成型精度的提高及应用领域的拓宽等。关于成型工艺需求,本论文制备可用于成型的钛酸前驱体陶瓷墨水,并研究制备方法,分散介质,分散剂,固相含量等因素对墨水的稳定性、粘度、表面张力、粒径分布等性能的影响。此外,还对钛酸钡前驱体陶瓷墨水的喷涂性能及后处理工艺进行研究。研究表明:(1)将钛酸钡前驱体颗粒研磨,得到的钛酸钡前驱体粉体可以过270目标准筛。(2)在乙醇、蒸馏水、正丁醇、异丙醇四种不同分散剂中,以异丙醇作为分散剂时,稳定性较好。(3)在聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇20000(PEG)、聚丙烯酸(PAA)、壬基酚聚氧乙烯醚(TX-10)四种分散剂中,使用聚乙二醇20000为分散剂时,稳定性较好。(4)对制备工艺进行优化,选出分散剂的最佳浓度在5wt%(相对于墨水中钛酸钡前驱体的质量而言);选出钛酸钡前驱体的质量分数在5%~16%之间;前驱体陶瓷墨水的粒径分布在1~50nm之间。在高剪切率下粘度在16~19 mPa·s之间,表面张力在34~39mN/m之间,流变性参数Z均在1~10之间,可以形成稳定的墨滴,符合快速成型中陶瓷墨水的性能要求。(5)对流变性能良好的钛酸钡前驱陶瓷墨水进行喷涂实验,及使用干压成型和烧结技术对陶瓷墨水进行后处理。研究表明:在喷涂实验中,温度为60℃左右,压力为0.45~0.5Mpa,喷枪与铜箔的距离为20~30cm时,有很好的喷涂效果;在成型实验中,升温速率越慢、烧结温度越高、成型压力越大、保压时间越长,陶瓷坯体越致密。且最佳成型条件为,成型压力为10MPa,烧结温度为1000℃,保压时间为5min,制得的钛酸钡陶瓷坯体的致密度最好,且体积密度达到81.6%。
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ174.1
【图文】：

钛酸钡晶体,结构变化,晶体结构

些晶体结构的变化可以认为是立方晶胞中的离子沿着立方体边缘（001），面对角线（011）或体对角线（111）发生位移极化，从而体现出不同的电性能。其具体晶体结构随温度的变化如下图1.2所示。

钛酸钡,晶胞结构,离子

以B位为中心的金属离子，周围结合6个氧离子构成了BO6型八面体结构，如下图1.1（a）所示。其中A位离子位于立方体的八个顶点上，B位离子位于立方体的体心，O离子位于立方体的六个面心上，如下图1.1（b）所示。且在ABO3中A离子和O离子按立方最紧密方式排列，每个A周围有12个O离子形成立方八面体，每个B周围有6个O离子形成八面体，每个O离子周围有2个B离子和4个A离子[2]，如下图1.1（c）所示。且每个BaTiO3晶胞中各个原子个数分别为：321:6i:1181:8×=×=OTBa即钛酸钡晶胞的结构式为BaTiO3。钛酸钡为钙钛矿结构晶体

【参考文献】