文档介绍：樊慧庆等:镁掺杂钛酸钡陶瓷的溶胶-凝胶法制备及性能研究镁掺杂钛酸钡陶瓷的溶胶一凝胶法制备及性能研究。樊慧庆,张培凤(西北工业大学材料学院凝固技术国家重点实验室,陕西西安710072) 摘要:钛酸钡(BaTiO。)晶体的基本模型是钛和氧八面体伸长振动,Ti位晶格缺陷能显著影响其晶格模型,因此可以在钛位掺杂少量的二价或三价离子作为补偿,减小电导率。M92+离子是一种稳定的二价受主离子,其半径()与Ti4+()相近,在 BaTiO。晶格有可能取代Ti‘+的位置,以增强陶瓷的抗还原性,防止在还原性气氛下烧结时,Ti离子由+4价转变为+3价,形成氧空位而发生半导化,因此掺杂改性后的陶瓷片可以采用如镍等金属作为电极,在还原性气氛中烧结而不会使BaTiO。半导化。采用溶胶一凝胶法制备Mg掺杂的BaTiO。粉体,经过烧结最终获得高致密细晶的Mg掺杂钛酸钡陶瓷,并对其电学性能进行了研究。结果表明,采用溶胶一凝胶法,于300、 700、1000℃煅烧,可制备出纯相的、颗粒细小的、均匀度高的Mg掺杂BaTi03粉体,在1285、1315、1345、 1375℃高温烧结成陶瓷;于700℃煅烧,Mg/Ti比为 ,烧结温度为1285℃时得到的陶瓷性能最好,其介电常数高达2330,,并且稳定性好。关键词:钛酸钡;掺杂改性;介电常数;介电损耗中图分类号:TB321 文献标识码:A 文章编号:1001-9731(2009)增刊一(0091)-03 1 引言钛酸钡(BaTiOs)材料具有良好的介电性能,是电子陶瓷领域应用最广泛的材料之一。溶胶一凝胶法制备的粉体晶粒发育完整,粒度分布均匀,其工艺一直是材料领域的研究热点。近年来,为了降低成本,多层陶瓷电容器的内电极一般使用贱金属如镍[1矗3等。镍内电极在空气中烧结易氧化,所以介质层和内电极选择在还原气氛中共烧。然而,钛酸钡陶瓷在低氧分压气氛中烧结将发生半导化[3“]。M矿+离子是一种稳定的二价受主离子,其半径()与Ti件() 相近,在BaTiO。晶格有可能取代Ti¨的位置Is,6],可以增强陶瓷的抗还原性,防止在还原性气氛下烧结时, Ti离子由+4价转变为+3价,形成氧空位而发生半导化,因此Mg掺杂改性后的陶瓷片可以采用如镍等金属作为电极,在还原性气氛中烧结而不会使BaTiO。半导化[7’8]。本实验采用溶胶一凝胶法制备Mg掺杂的 BaTiO。粉体,经过烧结最终获得高致密、细晶的Mg 掺杂钛酸钡陶瓷。 2 实验选取如下的Mg/Ti比(简写为M/T):0,, ,,(按次序依次为样品I,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,V 号),以氢氧化钡(Ba(OH)2·8H:O,98%)、钛酸四正丁酯([CH。(CH2)30]。Ti,98 oA)、硝酸镁(Mg(NO。)2 ·6H20,99%)、甲醇、乙二醇甲醚、纯净水为原料。样品制备过程如下:首先向Mg(NO。)2·6H20 水溶液中滴加氨水使其转化为Mg(OH)2沉淀,再过滤、干燥得到Mg(OH)2粉体;然后将按化学计量比称量好的Ba(OH)。·8Hzo溶人适量的乙二醇甲醚中, 将[CH。(CHz)30].Ti溶人到适量的甲醇中配成一定浓度的溶液,再将前者加入到后者的溶液中,边搅拌边加入Mg(OH)2,充