认识电子陶瓷用钛酸钡陶瓷粉体
 
    钛酸钡（BaTiO3）是钛酸盐系电子陶瓷的主要原料，作为一种铁电材料，以其优异的介电性能，广泛应用于多层陶瓷电容器、声纳、红外辐射探测、晶界陶瓷电容器、正温度系数热敏陶瓷等，具有广阔的应用前景，被誉为电子陶瓷的支柱。随着电子设备及其元器件的小型、轻量、可靠和薄型化的发展，使得对高纯超细钛酸钡粉体的要求越来越迫切。   一、钛酸钡概述 钛酸钡是一致性熔融化合物，其熔点为1618℃。具有五种结晶变型：六方晶型、立方晶型、四方晶型、正方晶型、三方晶型；室温下以正方晶型稳定。

    1、钛酸钡的铁电性 当BaTiO3受到高电流电场作用时，在居里点120℃以下会产生持续的极化效应。极化的钛酸钡有两个重要的性质：铁电性和压电性。   BaTiO3铁电晶体中存在许多自发极化方向不同的小区域，每个区域由很多自发极化方向相同的晶胞构成，这些小区域称为“电畴”。具有电畴结构的晶体称为铁电晶体或铁电体。图3给出了BaTiO3基铁电陶瓷在外电场作用下电筹的外形几何尺寸的变化。 


    2、钛酸钡的居里温度 BaTiO3居里温度Tc是指四方相和立方相间的相变温度，即铁电晶体失去自发极化（电畴结构消失）的最低温度。BaTiO3居里温度约为120℃。   二、钛酸钡粉体的制备方法 钛酸钡粉体的制备方法通常可以分为固相法、液相法和气相法。其中，固相法是最为传统的方法，也是目前国内外工业化生产钛酸钡等钛酸盐的重要方法；液相法优势明显，可以制备高纯超细的钛酸钡粉体，在国外，草酸盐共沉淀法和水热法已经应用于工业生产；气相法发展缓慢，还不成熟。   1、固相法 固相法是指将组成钛酸钡的各金属元素的氧化物（TiO2、BaO）或它们的酸性盐（TiO2、Ba（CO3）2）混合、磨细，然后在1100℃下长时间煅，通过固相反应形成所需粉体。其反应方程式为： 

    BaCO3+ TiO2 → BaTiO3+ CO2   

    固相法优点是：工艺简单成熟，设备可靠，原料价格便宜。 缺点是：制备的粉体化学成分不均匀、易团聚、粒径粗；粉体纯度低，而且反应在高温下进行，能耗也较大。 
    2、液相法 液相法又称为湿化学方法，是由原子、离子通过成核和长大两个阶段制备超细粉体的方法，其特点是较易成核、组分均匀，可以制得高纯度的粉体，也便于添加微量元素进行改性。总的来说，制备优质钛酸钡粉体，液相法要优于固相法。其又可细分为水热合成法、沉淀法、溶胶- 凝胶法等。   

    2.1 水热合成法 BaTiO3粉体的水热合成法是指把含钡和钛的前驱体，一般为氢氧化钡和水合氧化钛水浆体，置于一定温度和压力的容器中，在水热条件下进行化学反应，经过一定时间，在水热介质中直接生成BaTiO3粉体。   

    目前，国内中国科学院上海硅酸盐研究所以氯化钡、四氯化钛为原料，在240℃下，经12h水热合成得到四方相钛酸钡纳米粉体。在原料钡钛比为1：6的情况下，首先将氯化钡用蒸馏水溶解配成一定浓度的溶液，然后与一定量的四氯化钛混合，并加入过量的氢氧化钠，混合均匀后置于内衬为四氟乙烯的高压不锈钢反应釜内，密闭升温反应一段时间后，将所得沉淀物进行过滤、洗涤，直至没有Cl-检出，然后将沉淀于80℃下干燥后，制得钛酸钡粉体。   

     水热法优点是：（1）制备的粉体晶粒发育完整，粒度分布均匀，颗粒之间少团聚。 （2）可以得到理想化学计量组成的材料，其颗粒度可控. （3）原料较便宜，生产成本低。 （4）粉体后续处理无须煅烧，可以直接用于加工成型，避免了在煅烧过程中晶粒的团聚长大和容易混入杂质等缺点。   缺点是： （1）反应环境条件苛刻，导致成本过高。 （2）固-液反应缺乏热力学数据，同时存在氯盐所引起的腐蚀问题。   

     综上，如果水热法能够解决以上存在的问题，能解决以上问题, 水热法的应用前景将会十分广阔。