鐵電陶瓷材料的應用以及生產工藝之三

2021-03-04 09:50:04 字數 2154 閱讀 2564

鐵電陶瓷材料,是指具有鐵電效應的一類功能性陶瓷材料,它是熱釋電材料的乙個分支。

可用於大容量的電容器、高頻用微型電容器、高壓電容器、疊層電容器和半導體陶瓷電容器等,可以製作介質放大器和相移器等。利用其熱釋電性,可製作紅外探測器等。也用於製造光閥、光調製器、雷射防護鏡和熱電探測器等。

廣泛應用於航天、軍工、新能源產品。

這裡介紹,主要是參考它的加工工藝,比如為固體電解質的加工提供參考。另一方面是順便了解一下這特種陶瓷的用途。

鐵電陶瓷製備及生產工藝之二:

材料的組成:

生產所用原料的純度,其中tio2易潮解,為保證化學計量比精確,稱量前把其放入烘箱中烘乾(110℃,4小時以上)。

原料的相關特性:

氧化鉍bi2o3 465.9582 分析純≥99.0% 黃色重質粉末

二氧化鈦tio2 79.8688 化學純≥98.0% 白色粉末

三氧化二釹nd2o3 336.3982 分析純≥100% 藍色粉末

二氧化錳mno2 86.9388 分析純≥98.0% 棕黑色粉末

(bi3.15-xmnxnd0.85)ti3o12 x=0,0.5,1,1.5,2(bi2o34%mol過量)

根據化學式可以計算出要反應的到20g的該物質,所要bi2o3,tio2,nd2o3以及mno2質量如表

樣品 x值 bi2o3(g) nd2o3(g) tio2(g) mno2(g)

1號樣品0.1 13.0751 2.5305 4.2413 0.1541

2號樣品0.2 13.8236 2.5655 4.3008 0.3128

3號樣品0.3 13.5634 2.6022 4.3618 0.4745

4號樣品0.4 13.2961 2.6398 4.4234 0.6422

5號樣品0 13.3217 2.4958 4.1823 0

注:x為mn的摻雜量。稱量過程中注意事項:

⑴每稱量完一次原料,都要清潔用於取原料的勺子;

⑵每稱量完一種原料,都要更換新的稱量紙,避免原料間的相互汙染;

⑶每稱量完一次原料,都要保證原料充分轉移到新的容器中。

樣品的製備:

本生產過程採用傳統的固相反應法製備陶瓷材料。基本的工藝流程如下所示:

配料→球磨混料→清洗烘乾→造粒→預燒→球磨→清洗烘乾→乾壓成型→燒結→效能測試。

選用的球磨機為星型球磨機,球磨中間物為酒精和瑪瑙球。球磨時間為12h,球磨機的轉速為200轉/分。

⑴按計算的出的資料稱量出每組樣品,在稱量時讀數應該與計算值相差不超過0.0005g。

⑵球磨混合:所選用的球磨機為行星球磨機,球磨罐中有大小不同的瑪瑙球若干。主要步驟有以下幾步:

①選擇4個球磨罐,保證每個球磨罐中的瑪瑙球數量相當,且大小瑪瑙球比較均勻吻合;

②先用清水洗滌球磨罐,然後用蒸餾水反覆球磨,每次都以100r/min的轉速球磨2h,直到球磨罐清潔為止;

③將球磨罐靜置一段時間,盡量使其晾乾(為了減少易溶於水的鈉鹽損失),並分別貼號1~4號標籤;

④按照表的資料,將稱量好的4組樣品分別轉移到對應的球磨罐中,並向其中注入適量的無水乙醇作溶劑;

⑤將球磨罐放入球磨機中,設定轉速200r/min,球磨12h。目的是使原料混合均勻,減少原料粒徑,增大表面積,提高反應物的反應活性,以利於煅燒時各原料間充分進行反應。

⑶清洗烘乾:所選用的烘箱為202-00ab台式電熱乾燥箱,溫度設定為120℃。主要步驟有以下幾步:

①用清水洗滌4套不鏽鋼杯子和勺子,再用蒸餾水淨化,並分別貼好1~4號標籤;

②將球磨12h後的球磨罐取出,多次用蒸餾水充分洗滌,盡可能得使球磨罐中的原料轉移到對應的不鏽鋼杯子中;

③將4個不鏽鋼杯子放入烘箱中,超過12h後取出,以保證樣品充分烘乾。

⑷預燒:本實驗中所選用的電爐為高溫燒結爐,預燒的氣氛為空氣。主要步驟有以下幾步:

①用清水洗滌4個小坩鍋,再用蒸餾水淨化,再充分使其晾乾後,做好1~4號標記;

②將烘乾後的樣品取出並用瑪瑙研缽研磨成粉(研磨15min),然後轉移到對應的坩鍋中;

③將坩鍋放入爐子中,設定好程式,以2℃/min的速度從室溫上公升到600℃,再在600℃的狀態保溫24小時。

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