本發(fā)明屬于陶瓷材料領域，具體涉及一種鈦酸鋇粉體的制備方法及其應用。

背景技術：

1、鈦酸鋇(batio3)作為多層陶瓷電容器(mlcc)中最重要的陶瓷原料，隨著mlcc不斷向著小型化、高容、高可靠性和低成本化發(fā)展，為了滿足介電層厚度<1μm的嚴格限制，并保證產(chǎn)品性能的可靠性、降低生產(chǎn)成本，迫切需要研發(fā)一種成本低、分散良好并且晶粒均勻的超細batio3粉末。

2、目前鈦酸鋇粉體的制備方法主要分為液相法和固相法兩大類，其中液相法制備的粉體分散性好，粒度均勻，但生產(chǎn)成本高、工藝設備復雜，且液相法制備的粉體中極易存在羥基缺陷，降低mlcc產(chǎn)品的可靠性，不滿足高可靠性mlcc產(chǎn)品的使用要求。而固相法是一種經(jīng)典的粉體制備方法，使用廉價碳酸鋇和二氧化鈦作為原料，經(jīng)混合、研磨、干燥、煅燒后合成鈦酸鋇粉體，具有成本低、操作簡單、產(chǎn)量大、晶粒缺陷少等優(yōu)點，但由于固相法工藝的煅燒溫度較高，制備的鈦酸鋇粉體存在晶粒尺寸較大、均勻性差、分散性差等缺點，阻礙了固相法鈦酸鋇粉體在小型化mlcc產(chǎn)品的應用。

技術實現(xiàn)思路

1、為了克服上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明的目的之一在于提供一種鈦酸鋇粉體的制備方法。

2、本發(fā)明的目的之二在于提供一種多層片式陶瓷電容器。

3、本發(fā)明的目的之三在于提供上述鈦酸鋇粉體的制備方法在制備陶瓷產(chǎn)品中的應用。

4、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術方案是：

5、本發(fā)明的第一個方面提供了一種鈦酸鋇粉體的制備方法，包括以下步驟：

6、s1：將包括鋇源、鈦源和溶劑的制備原料以600～1000rpm的砂磨轉速采用磨球a砂磨15～30h，得到一次漿料；

7、s2：將所述一次漿料加熱至40～100℃并保溫2～10h；

8、s3：采用磨球b以1000～1400rpm的轉速高能球磨0.5～3h，得到二次漿料；

9、s4：將所述二次漿料煅燒處理后得到所述鈦酸鋇粉體；

10、所述步驟s1中，鋇源和鈦源的總質(zhì)量和磨球a的質(zhì)量的比值為1：(1～6)；

11、所述步驟s3中，鋇源和鈦源的總質(zhì)量和磨球b的質(zhì)量的比值為1：(3～6)。

12、本發(fā)明采用砂磨和高能球磨相配合，兩者均通過機械剪切作用細化原材料(即鈦源和鋇源)的尺寸，增加原材料的比表面積和儲存的能量，細化后的原材料具有更多的高能位點，而高能位點是鈦酸鋇晶體在煅燒過程中成核的潛在位點，有助于鈦酸鋇細晶(微核)在較低溫度下形成。采用本發(fā)明中的砂磨和高能球磨的轉速和研磨時間有利于原材料的活化和分散，但當原材料在達到最佳研磨狀態(tài)后，砂磨/高能球磨的轉速過快、時間過長，原材料的比表面能繼續(xù)增加會導致逆研磨現(xiàn)象產(chǎn)生，原材料相互團聚，分散效果變差；而砂磨/高能球磨的轉速過慢、時間過短會導致研磨效率變慢，提供的機械剪切力減弱，導致原材料研磨效果變差，粒度下降緩慢，導致研磨后的粉體粒度較大，不利于獲得c/a值高、顆粒均勻的鈦酸鋇粉體。

13、在本發(fā)明步驟s1中，砂磨轉速為600～1000rpm，例如可選自600rpm、650rpm、700rpm、750rpm、800rpm、850rpm、900rpm、950rpm、1000rpm。優(yōu)選地，所述砂磨轉速為700～900rpm。

14、在本發(fā)明步驟s1中，砂磨時間為15～30h，例如可選自15h、16h、17h、18h、19h、20h、21h、22h、23h、24h、25h、26h、27h、28h、29h、30h。優(yōu)選地，所述砂磨時間為20～25h。

15、本發(fā)明步驟s2中，加熱溫度為40～100℃，例如可選自40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃。優(yōu)選地，所述加熱溫度為80～100℃。

16、本發(fā)明步驟s2中，保溫時間為2～10h，例如可選自2h、3h、4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h。優(yōu)選地，所述保溫時間為2～4h。

17、步驟s1中的砂磨步驟使原材料形成的高能位點在加熱保溫過程中有利于形成鈦酸鋇微核，但加熱溫度過高會導致鈦酸鋇微核的形成速率加快，不利于控制反應進度，顆粒均勻度變差；保溫時間過長，會導致已經(jīng)形成的鈦酸鋇微核緩慢長大，在后續(xù)高能球磨過程中形成碎晶，粉體顆粒均勻度變差，c/a值降低；而加熱溫度太低、保溫時間太短，對煅燒粉體顆粒均勻度無改善。

18、本發(fā)明步驟s3中，高能球磨時的轉速為1000～1400rpm，例如可選自1000rpm、1050rpm、1100rpm、1150rpm、1200rpm、1250rpm、1300rpm、1350rpm、1400rpm。優(yōu)選地，高能球磨時的轉速為1100～1200rpm。

19、本發(fā)明步驟s3中，高能球磨時間為0.5～3h，例如可選自0.5h、0.7h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h。優(yōu)選地，高能球磨時間為1～2h。

20、相對于砂磨，高能球磨不僅可以進一步細化原材料尺寸，還有助于形成鈦酸鋇微核，進而提升煅燒粉體的四方相含量(c/a)和顆粒均勻度。

21、本發(fā)明步驟s1中，鋇源和鈦源的總質(zhì)量和磨球a的質(zhì)量的比值(即料球比)為1：(1～6)，例如可選自1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6。

22、優(yōu)選地，所述磨球a選自氧化鋁球、聚氨酯球、鋼球、氧化鋯球、尼龍研磨球、聚四氟乙烯研磨球中的至少一種。

23、本發(fā)明步驟s3中，鋇源和鈦源的總質(zhì)量和磨球b的質(zhì)量的比值(即料球比)為1：(3～6)，例如可選自1:3、1:4、1:5、1:6。

24、優(yōu)選地，所述磨球b選自氧化鋁球、聚氨酯球、鋼球、氧化鋯球、尼龍研磨球、聚四氟乙烯研磨球中的至少一種。

25、優(yōu)選地，所述鋇源選自碳酸鋇、八水合氫氧化鋇、氧化鋇、氯化鋇中的至少一種。

26、優(yōu)選地，所述鈦源選自二氧化鈦、四氯酸鈦中的至少一種。

27、優(yōu)選地，所述溶劑包括水。

28、優(yōu)選地，所述磨球a的直徑為0.3～1.0mm，例如可選自0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm。

29、優(yōu)選地，所述磨球b的直徑為0.1～0.5mm，例如可選自0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm。

30、發(fā)明人通過大量研究發(fā)現(xiàn)，在本發(fā)明所設置的料球比范圍內(nèi)，能夠獲得較好的研磨效果，但當磨球a/磨球b直徑較大、料球比較高時，高于本發(fā)明范圍時，在研磨過程中提供的剪切和碰撞頻率較小，導致其對原材料的球磨效果較差，原材料研磨后粒度差異較大，分散效果變差；而當磨球a/磨球b的直徑越小、料球比越低，低于本發(fā)明范圍時，相同研磨時間內(nèi)的研磨效率差，不利于生產(chǎn)效率的提高。

31、本發(fā)明步驟s1中的砂磨和步驟s3中的高能球磨均通過調(diào)整球磨轉速、時間、磨球a/磨球b直徑和料球比，可以提供更強的機械剪切作用，有助于獲得粒徑更小、分散更均勻的原材料混合粉體。高能球磨過程有助于形成鈦酸鋇微核，均勻分布的鈦酸鋇微核在煅燒過程中有助于形成分散性較好、顆粒尺寸均勻的鈦酸鋇粉體。

32、優(yōu)選地，所述鋇源中的鋇和所述鈦源中的鈦的摩爾比為(0.99～1.04)：1，例如可選自0.99:1、1.00:1、1.01:1、1.02:1、1.03:1、1.04:1。

33、優(yōu)選地，所述制備原料還包括分散劑；分散劑的質(zhì)量為鋇源和鈦源的總重量的1～10％，例如可選自1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％。

34、優(yōu)選地，所述分散劑選自聚丙烯酸鹽、馬來酸酐、聚乙烯醇、酒石酸鹽中的至少一種。

35、優(yōu)選地，所述步驟s4為：將所述二次漿料干燥后過篩，然后煅燒，得到所述鈦酸鋇粉體。

36、優(yōu)選地，所述煅燒溫度為1000～1300℃，例如可選自1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃。

37、優(yōu)選地，所述煅燒時間為0.5～3h，例如可選自0.5h、0.8h、1h、1.5h、2h、2.5h、3h。

38、優(yōu)選地，所述干燥溫度為80～100℃，例如可選自80℃、85℃、90℃、95℃、100℃。

39、優(yōu)選地，所述干燥時間為1～3h，例如可選自1h、1.5h、2h、2.5h、3h。

40、優(yōu)選地，所述步驟s2采用水浴加熱。

41、本發(fā)明的第二個方面提供了一種多層片式陶瓷電容器，包括交替層疊設置的內(nèi)電極層和介電層，所述介電層是采用包括本發(fā)明第一個方面所述制備方法制得的鈦酸鋇粉體的原料制得。

42、優(yōu)選地，所述介電層厚度<1μm。

43、本發(fā)明的第三個方面提供了本發(fā)明第一個方面所述的鈦酸鋇粉體的制備方法在制備陶瓷產(chǎn)品中的應用。

44、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明中的制備方法首先采用砂磨對鋇源和鈦源進行活化，提高鈦源和鋇源的反應活性和分散程度；隨后對砂磨活化后的鋇源和鈦源的一次漿料通過加熱處理在鋇源表面引入大量鈦酸鋇微核；再采用高能球磨的強機械剪切力，進一步提升漿料中鈦酸鋇微核和原材料的分散程度和均勻度，從而實現(xiàn)在煅燒過程中，鈦酸鋇晶粒均勻生長，最終獲得晶粒均勻、四方相含量高的超細鈦酸鋇粉體，進而應用于小型化高端mlcc產(chǎn)品的生產(chǎn)中。