激光粒度仪在钛酸钡粒度检测中的应用

钛酸钡及其行业发展

    钛酸钡是一种强介电化合物材料，具有高介电常数和低介电损耗，是电子陶瓷中使用zui广泛的材料之一，被誉为”电子陶瓷工业的支柱。

    钛酸钡又称偏酸钡，溶于浓硫酸、盐酸及氢氟酸，不溶于热的稀硝酸、水及碱。钛酸钡现有五中品形，即：正方晶形、立方晶形、协方晶形、三方晶形和六方晶形，zui长见的是正方晶形。在铁电陶瓷的生产中，六方晶相是应该避免的品相，实际上也只有当烧成温度过高时才会出现六方晶相。

    钛酸钡是制备陶瓷电容器和热敏电阻器等许多介电材料和压电材料的主要原料, 近几年来, 随着陶瓷工业和电子工业的快速发展, BaTiO3 的需求量将不断增加，对其质量要求也越来越高。制备高纯、超细粉体材料是提高电子陶瓷材料性能的主要途径。所以高纯、均匀、超细乃至纳米化钛酸钡的制备研究一直是各国科学家的研究重点。

     钛酸钡是电子陶瓷元件的基础母体原料，被称为电子陶瓷的支柱。因其良好的铁电、低压、耐压及绝缘性能被广泛地用于制作高电容电容器、多层基片、各种传感器、半导体材料和高敏元件等。随着电子元器件朝着高集成度、高精度、高可靠性、多功能和小型化方向的高速发展，对制备满足性能要求的钛酸钡材料提出了更高的要求。纳米钛酸钡的制备和研究已成为研究的一个热点。

    纳米太酸钡粉体的制备研究一直是科技领域的一个热点，各种制备技术得到了很大的发展，随着对钛酸钡电子陶瓷的日渐重视，对钛酸钡微粉尺寸、均匀性、纯度和zui终产品化学特性的相似等各方面的要求也越来越高，因此，有必要对合成钛酸钡粉体的过程机理进行深入研究，对控制颗粒的形状、粒度、性能等技术及其之间的关系进行更加深入的探讨；目前取得的成果多停留在实验室和小规模生产阶段，应当对大规模生产所涉及的问题进行研究；现用的纳米钛酸钡颗粒合成装置需要改进，尤其需要研制高产率、高产量、高质量且低成本的工业设备。基于制备方法的改进和研究手段的拓宽和深入，以及材料科学、物理学和化学工程等学科的密切合作，相信纳米钛酸钡必将在电子工业和陶瓷工业上展示出广阔的诱人前景。
 

纳米钛酸钡的制备
 

    钛酸钡是经典的铁电、压电陶瓷材料，由于其具有搞得介电常数，良好的铁电、压电、耐压及绝缘性能，主要用于制作高电容电容器、多层基片、各种传感器、半导体材料和敏感元件。随着现代科学技术的飞速发展和电子元件的小型化、高度集成化，需要制备与合成符合发展要求的高质量的钛酸钡基陶瓷粉体。所以高纯、均匀、超细乃至纳米化钛酸钡制备研究一直是各国科学家的研究重点。基于制备方法的改进和研究手段的拓宽和深入，纳米钛酸钡的制备也迈入了新的阶段

    自从19世纪40年代发现钛酸钡的铁电性以来，各国就开始对钛酸钡的合成和制备进行了研究。古语相法对钛酸钡生产过程中粉体微观结构和性能进行物理、化学方法的有效控制，从80年代开始，液相法逐渐成为各国普遍重视的方法，逐渐发展成为3种zui主要的方法：沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法。

    沉淀法，具有方法简单，材料成本低，设备投资少，在生产中可以添加掺杂元素，直接制得某种配方的粉体原料，zui适用于陶瓷元件的制造。沉淀法是工业生产钛酸钡粉体较为广泛的一种方法，也是zui先商业化生产的方法。但该方法也存在一些缺点，如难以得到的粒径很小的纳米粉体，颗粒容易团聚、粒径分布宽，需要一定的后处理，合成的粉体随着反应条件的微小变化，钛钡比波动较大，产品质量不稳定。

    水热法制备的粉体，由于特殊的反应条件，具有粒度小、分布均匀，团聚较少的优点，且其原料更容易得到符合化学计量比并具有完整晶型的产物；同时粉体无需高温煅烧处理，避免了晶粒长大、缺陷的形成和杂志的引入，具有较高的烧结活性等。但这些工作或者合成的BaTiO3为亚稳态的立方相结构而非四方相，无法满足电子元件性能的需要；或者水热所需的温度高，时间长，从而导致设备成本过高；又或者水热合成需要使用有机钛为原料，从而导致设备成本过高，又或者水热合成需要使用有机钛为原料，从而导致生产成本过高。这些原因导致无法实现四方相BaTiO3纳米粉末水热合成的规模化生产。同时水热法在粉体中存在杂质，也限制了该法的应用。

    溶胶-凝胶法多采用蒸馏或重结晶技术保证原料的纯度，工艺过程中不引入杂质粒子，所得粉体粒径小纯度高、粒径分布窄。但其原料价格昂贵、有机溶剂具有毒性以及高温热处理会使粉体快速团聚，并且反应周期长，工艺条件不易控制，产量小，难以放大和工业化。。
 

钛酸钡的粒度检测
 

     钛酸钡的晶体结构和性能与晶粒尺寸有密切的关系。随着晶粒尺寸的减小，其晶体结构、铁电性和相变温度都表现出与粗晶材料不同的一些新颖特性。随着对纳米钛酸钡研究陶瓷敏感元件。尤其是温度系数热敏电阻（PTC),多层陶瓷电容器（MLCCS).热电元件，压电陶瓷，声纳，红外辐射探测，晶体陶瓷电容器，电光显示器板，记忆材料，聚合物基复合材料以及图层等。

    *，具有高介电常数的钙钛矿型化合物的钛酸钡颗粒，被广泛用于叠层电容器。而四方晶形钛酸钡作为高介电体被应用于陶瓷电容器、正热敏电阻器、高频振动子等电子部件。用于叠层电容器的钛酸钡颗粒，没有聚集性、具有良好的分散性和高度的结晶性的颗粒需求很旺盛.例如，在制作温度依赖性小的叠层电容器时，必须抑制钛酸钡原料粉体的晶粒生长。特别是为了获得高容量电容器，钛酸钡原料粉体必须是四方晶型。

    并且，为了使原料粉体成为具有优良分散性的颗粒，钛酸钡颗粒的形状应为球形，优选尽量接近正球形。另一方面，近年来，钛酸钡作为形成叠层电容器的内部电极层的材料之一而被使用。
 

激光粒度仪在钛酸钡粒度检测中的应用
 

    本次测试采用的是Winner802纳米粒度仪，测试范围1-10000nm。测试样品钛酸钡粒度较小，约为几百纳米。.样品颗粒细，比表面积大，颗粒间及易发生团聚，测试之前必要将钛酸钡充分分散。先取少量样品放入烧杯，加3-5滴50%的六偏磷酸钠溶液，将样品充分浸湿后，加20ml水，分别超声2、5、10分钟，再移取5mL样品到样品池中进行测试。3.超声5分钟与超声10分钟结果变化不大，通过比较加3-5滴六偏磷酸钠超声5分钟测试数据稳定可靠。测试浓度不要太高，一般光子数在20-30较好。测试数据稳定，重复性误差、标准偏差都较小。测试结果如下：