專利名稱：稀土摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種稀土摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷及其制備方法，屬于電子功能陶瓷的制備技術領域。
背景技術：
目前，制備BaTiO3電子功能陶瓷所用的材料為BaCO3、BaO和TiO2，其制備方法主要有固相燒結法和液相合成法。但這兩種制備方法都存在著各自的缺點固相燒結法對原材料要求較高，產品難以達到分子級混合，物料活性低，能量消耗大，容易引進雜質，其純度、均一性較差，燒結時間長，反應難以控制，得到的陶瓷元器件成品率低，耐壓性能差，陶瓷晶粒較大，有氣孔等缺陷；液相燒結法其原料價格昂貴，且制備SrCO3凝膠需高溫煅燒后才能轉化為SrCO3粉體，存在煅燒時晶粒長大和顆粒硬團聚及成本高等問題。
另外，申請人經研究發(fā)現(xiàn)，在BaTiO3電子功能陶瓷中引入稀土氧化物雜質(如Y2O3)，可導致主要成分中離子電價的變化，從而出現(xiàn)新的局部能級。Y3+占據(jù)晶格中Ba2+位置，每添加一個Y3+離子，晶體中便多余一個正電子，為了保持電中性，Ti4+俘獲了一個電子，形成Ti3+。這個被俘獲的電子只處于半束縛狀態(tài)，容易被激發(fā)后參與導電。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種稀土摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷及其制備方法，不僅克服了現(xiàn)有技術所存在的缺點，而且所制備的陶瓷產品導電性能更加優(yōu)良。
本發(fā)明是這樣構成的一種稀土摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷，是由摩爾比＝0.9～0.999∶0.1～0.001∶1的BaCO3、Y2O3和TiO2制備而成的。
準確的說，它是由摩爾比＝0.997∶0.003∶1的BaCO3、Y2O3和TiO2制備而成的。
所用Y2O3的純度≥99.99％。
本發(fā)明所述稀土摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷的制備方法為按比例稱取BaCO3、Y2O3和TiO2，混合均勻并研磨成細粉，在1150℃下預燒0.5～1小時，再次研磨，并加入粘合劑造粒，然后用壓片機在20MPa壓力下壓制成坯片，坯片先于80℃下烘干1小時，目的是除去水分，然后緩慢升溫至350℃保溫4小時，以除去粘合劑，再用CO2激光進行燒結，即得稀土摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷。
CO2激光燒結過程中，寬帶激光輸出功率P＝400W，掃描速度為150mm/min，光斑面積D＝14×2mm2，離焦量f＝315mm。該工藝條件是發(fā)明人在固定光斑尺寸(14×2mm2)和離焦量(315mm)的前提下，改變寬帶激光輸出功率和掃描速度，通過正交實驗優(yōu)化、篩選出來的最佳工藝參數(shù)。在此工藝條件下燒結出的陶瓷產品性能最好。
其中所用的粘合劑為聚乙烯醇。
本發(fā)明的化學原理為BaCO3、Y2O3和TiO2混合、預燒、壓片并烘干后，在寬帶激光的作用下發(fā)生化學反應Ba2+Ti4+O2-3+xY3+-＝Ba2+1-xY3+x(Ti4+1-xTi3+)O2-3+xBa2+由于BaCO3、Y2O3的量之和與TiO2的摩爾比為1∶1，可完全充分地發(fā)生反應，反應后即得稀土釔(Y)摻雜的鈦酸鋇電子功能陶瓷。
本發(fā)明所制備的電子功能陶瓷具有可靠性高、安全、節(jié)電等優(yōu)點，主要應用于溫度敏感元件、限電流元件以及恒溫發(fā)熱元件等方面，具體涉及通信、家電、航空、汽車、電力設備等領域。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所用材料價格便宜，激光燒結法耗能少，燒結時間極短(1.5秒左右)，激光燒結制得的稀土摻雜BaTiO3陶瓷產品晶粒很細小，無氣孔，致密度很高，使產品具有一定的強度，其性能(如導電率、介電常數(shù)等)更加穩(wěn)定可靠。
具體實施例方式本發(fā)明的實施例1原料BaCO3、Y2O3(純度≥99.99％)、TiO2稱取0.997摩爾BaCO3、0.003摩爾Y2O3、1摩爾TiO2，混合均勻并研磨成細粉，在1150℃下預燒0.8小時，再次研磨，并加入聚乙烯醇造粒，然后用壓片機在20MPa壓力下壓制成坯片，坯片先于80℃下烘干1小時，目的是除去水分，然后緩慢升溫至350℃保溫4小時，以除去粘合劑(聚乙烯醇)，再用CO2激光進行燒結寬帶激光輸出功率P＝400W，掃描速度為150mm/min，光斑面積D＝14×2mm2，離焦量f＝315mm；即得稀土摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷。
本發(fā)明的實施例2稱取0.999摩爾BaCO3、0.001摩爾Y2O3、1摩爾TiO2，混合均勻并研磨成細粉，在1150℃下預燒0.5小時，再次研磨，并加入聚乙烯醇造粒，然后用壓片機在20MPa壓力下壓制成坯片，坯片先于80℃下烘干1小時，目的是除去水分，然后緩慢升溫至350℃保溫4小時，以除去粘合劑(聚乙烯醇)，再用CO2激光進行燒結寬帶激光輸出功率P＝400W，掃描速度為150mm/min，光斑面積D＝14×2mm2，離焦量f＝315mm；即得稀土摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷。
本發(fā)明的實施例3稱取0.9摩爾BaCO3、0.1摩爾Y2O3、1摩爾TiO2，混合均勻并研磨成細粉，在1150℃下預燒1小時，再次研磨，并加入聚乙烯醇造粒，然后用壓片機在20MPa壓力下壓制成坯片，坯片先于80℃下烘干1小時，目的是除去水分，然后緩慢升溫至350℃保溫4小時，以除去粘合劑(聚乙烯醇)，再用CO2激光進行燒結寬帶激光輸出功率P＝400W，掃描速度150mm/min，光斑面積D＝14×2mm2，離焦量f＝315mm；即得稀土摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷。
權利要求
1.一種稀土摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷，其特征在于它是由摩爾比＝0.9～0.999∶0.1～0.001∶1的BaCO3、Y2O3和TiO2制備而成的。
2.按照權利要求1所述的稀土摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷，其特征在于它是由摩爾比＝0.997∶0.003∶1的BaCO3、Y2O3和TiO2制備而成的。
3.按照權利要求1或2所述的稀土摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷，其特征在于所用Y2O3的純度≥99.99％。
4.如權利要求1或2所述稀土摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷的制備方法，其特征在于按比例稱取BaCO3、Y2O3和TiO2，混合均勻并研磨成細粉，在1150℃下預燒0.5～1小時，再次研磨，并加入粘合劑造粒，然后用壓片機在20MPa壓力下壓制成坯片，坯片先于80℃下烘干1小時，然后緩慢升溫至350℃保溫4小時，再用CO2激光進行燒結，即得稀土摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷。
5.按照權利要求4所述稀土摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷的制備方法，其特征在于CO2激光燒結過程中，寬帶激光輸出功率為400W，掃描速度為150mm/min，光斑面積為14×2mm2，離焦量為315mm。
6.按照權利要求4所述稀土摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷的制備方法，其特征在于所用的粘合劑為聚乙烯醇。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種稀土摻雜鈦酸鋇電子功能陶瓷及其制備方法，它是由摩爾比＝0.9～0.999∶0.1～0.001∶1的BaCO
文檔編號C04B35/634GK101050112SQ20071020037
公開日2007年10月10日 申請日期2007年4月2日 優(yōu)先權日2007年4月2日
發(fā)明者劉其斌, 劉香東, 翁源泉, 秦尤敏 申請人:貴州大學