[發明專利]通過草酸鹽工藝制備鈦酸鋇基粉末的方法

有效

• 申請號: 01118560.0
• 申請日: 2001-06-01
• 公開（公告）號: CN1337358A
• 公開（公告）日: 2002-02-27
• 發明（設計）人: 李載浚;許康憲
• 申請（專利權）人: 三星電機株式會社
• 主分類號: C01G23/00
• 分類號: C01G23/00;C01F11/00;C04B35/468
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 王維玉,丁業平

本發明涉及通過草酸鹽工藝制備鈦酸鋇基粉末的方法，而鈦酸鋇基粉末可用于如鐵電材料、鐵壓電材料以及類似的各種領域。

鈦酸鋇基粉末是作為介電材料的電子陶瓷的最重要的組分之一。例如，鈦酸鋇基粉末廣泛用作多層陶瓷芯片電容器(MLCC)、正溫度系數電阻器、壓電元件及類似的原材料。

傳統上制備采用干式工藝，即將組分元素粉末混合，將混合物加熱到高溫發生固相反應。所得的粉末由不規則形態的團聚體組成，并且通常需要較高的燒結溫度才能獲得理想的性能。由于電子元件如MLCC等對小尺寸大電容的需要增長，制備均質、微細、粒度、尺寸分布范圍窄的粉末變得很重要。因此鈦酸鋇基粉末已由濕式工藝如水熱合成、草酸鹽法、醇鹽法等來制備。

由于不得不使用如高壓釜等輔助設備，水熱合成法工藝非常復雜，產率也低，從而所得的粉末價格高。再者，醇鹽法中，原材料難于處理，且價格較高。由此，目前鈦酸鋇基粉末大都用草酸鹽法制備。與用干式工藝和其它濕式工藝制備的粉末相比，用草酸鹽法制備的粉末純度高、形態好、可重復性好。

草酸鹽法是Clabaugh發明的[“Preparation?of?Barium?TitanylOxalate?Tetrahydrate?for?Conversion?to?Barium?Titanate?of?High?Purity”，Journal?of?Research?of?the?National?Bureau?of?Standards，vol.56，No.5,pp.289-291，1956]，目前工業上用該法制備鈦酸鋇基粉末。圖1為Clabaugh的草酸鹽法制備工藝圖解。

如圖1所示，氯化鋇和氯化鈦以約1∶1的比例混合，將該混合物加入到草酸中，沉淀出鈦氧基草酸鋇(barium?titanyl?oxalate)[BaTiO(C₂O₄)₂·4H₂O](以下稱作BTO)。然后BTO被清洗、過濾，并在約800℃的溫度下熱分解，獲得鈦酸鋇基粉末。

然而，熱分解(或煅燒)過程中會在粒子間形成硬的團聚體。需要用強烈研磨來去除這些硬的團聚體。由于強烈研磨過程中粒子尺寸分布變得過寬，密度可能下降，一些介電性能受到了不利影響。又由于強烈研磨過程中產生了大量的微細粒子，成形時很難分散粉末，而且燒結過程中能觀察到晶粒異常長大。

為了克服上述缺點，Hennings?et?al.在美國專利5,009,876中，披露了一種制備鈦酸鋇基粉末的新方法。該方法改變了Clabaugh工藝中的混合順序，即改為氯化鋇水溶液在約55℃時加入到草酸和TiOCl₂的混合水溶液中。獲得的鈦酸鋇粉末的初始粒子尺寸為0.2-0.5μm，團聚體尺寸為3-30μm。

另一個與Hennings的方法相類似的例子是Wilson等的美國專利5,783,165，其披露了制備鈦酸鋇粉末的一種新方法，其中的Ba源改用碳酸鋇。

另外的例子有，Yamamura等發明了一種方法用乙醇溶液代替水，獲得細粒沉淀物[“Preparation?of?Barium?Titanate?by?Oxalate?Method?inEthanol?Solution”，Ceramic?International，vol.11，No.1，pp.17-22，1985]，再者，Cho等試圖用改變陳化時間和溶劑的方法來獲得細的鈦酸鋇粒子[“Particle?Size?Control?of?Barium?Titanate?Prepared?fromBarium?Titanyl?Oxalate”，journal?of?the?American?Ceramic?Society，vol.80，No.6，pp.1599-1604，1997]。

但是，所有上述方法仍然不能實質性地解決制備BaTiO₃時產生的嚴重的團聚問題。尤其是，如果用有機溶劑代替水來控制沉淀物尺寸，會產生成本和環境方面的一些問題。

本發明旨在克服常規技術中的上述缺點。

本發明的目的是提供一種鈦酸鋇基粉末，該粉末研磨容易，粒子形態呈球狀，團聚少，均勻，通過采用本發明改良的草酸鹽法，最終獲得優異的介電性能。

為達到上述目的，根據本發明，采用改良草酸鹽法制備BaTiO₃粉末的方法包括以下步驟：

將一種氯化鋇水溶液和一種氯化鈦水溶液的混合物加入到草酸水溶液中，沉淀出BTO；

分離沉淀出的BTO；