CN101041589B - 激光制备钛酸锶电子功能陶瓷的材料及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光制备钛酸锶电子功能陶瓷的材料及方法，材料是由碳酸锶和二氧化钛组成的，方法为将SrCO3和TiO2以等摩尔比混合，先用磁力搅拌机搅拌，后用球磨机球磨，混匀后加入粘合剂造粒，然后压制成圆片；圆片于350℃下烘干，除去粘合剂，再用CO2激光烧结，即制得钛酸锶电子功能陶瓷。与现有技术相比，本发明所用材料价格便宜，激光烧结法耗能少，烧结时间极短，激光烧结制得的SrTiO3陶瓷产品晶粒很细小，无气孔，致密度很高，使产品具有一定的强度，其性能稳定可靠。
Description
技术领域：本发明涉及一种激光制备钛酸锶电子功能陶瓷的材料及方法，属于电子功能陶瓷的制备技术领域。
背景技术：目前，电子功能陶瓷的制备方法主要有固相烧结法和液相合成法。但这两种制备方法都存在着各自的缺点：固相烧结法对原材料要求较高，产品难以达到分子级混合，物料活性低，能量消耗大，容易引进杂质，其纯度、均一性较差，烧结时间长，反应难以控制，得到的陶瓷元器件成品率低，耐压性能差，陶瓷晶粒较大，有气孔等缺陷；液相烧结法其原料价格昂贵，且制备SrCO3凝胶需高温煅烧后才能转化为SrCO3粉体，存在煅烧时晶粒长大和颗粒硬团聚及成本高等问题。
发明内容：
本发明的目的在于：提供一种激光制备钛酸锶电子功能陶瓷的材料及方法，以克服现有固相烧结法和液相合成法所存在的缺点。
本发明是这样构成的：一种激光制备钛酸锶电子功能陶瓷的材料，是由等摩尔比的碳酸锶(SrCO3)和二氧化钛(TiO2)组成的。
所述SrCO3和TiO2的纯度均为99％。
本发明激光制备钛酸锶电子功能陶瓷的方法为：将SrCO3和TiO2以1∶1的摩尔比混合，先用磁力搅拌机搅拌，后用球磨机球磨2小时，混匀后加入粘合剂造粒，颗粒过60目筛，然后在20MPa压力下压制成φ13×(1～2)mm的圆片；圆片于350℃下烘干，以除去粘合剂；取出圆片，用CO2激光直接烧结，即制得钛酸锶电子功能陶瓷。
CO2激光烧结过程中，宽带激光输出功率P＝400W，扫描速度为150mm/min，光斑面积D＝14×2mm2，离焦量f＝315mm。该工艺条件是发明人在固定光斑尺寸(14×2mm2)和离焦量(315mm)的前提下，改变宽带激光输出功率和扫描速度，通过正交实验优化、筛选出来的最佳工艺参数。在此工艺条件下烧结出的陶瓷产品性能最好。
其中所用的粘合剂为聚乙烯醇。
本发明的化学原理为：SrCO3和TiO2混合、造粒、压片后经高温干燥去除粘合剂，在宽带激光的作用下发生化学反应：SrCO3+TiO2→SrTiO3+CO2由于SrCO3和TiO2的投料摩尔比为1∶1，可完全充分地发生反应，反应后生成的CO2气体逸出，即得纯度较高的钛酸锶电子功能陶瓷。
本发明所制备的电子功能陶瓷具有可靠性高、安全、节电等优点，主要应用于温度敏感元件、限电流元件以及恒温发热元件等方面，具体涉及通信、家电、航空、汽车、电力设备等领域。
与现有技术相比，本发明所用材料价格便宜，激光烧结法耗能少，烧结时间极短(1.5秒左右)，激光烧结制得的SrTiO3陶瓷产品晶粒很细小，无气孔，致密度很高，使产品具有一定的强度，其性能(如导电率、介电常数等)稳定可靠。
具体实施方式：
本发明的实施例1：所用材料：SrCO3(纯度99％)、TiO2(纯度99％)
将SrCO3和TiO2以1∶1的摩尔比混合，先用磁力搅拌机搅拌，后用球磨机球磨2小时，混匀后加入聚乙烯醇作粘合剂造粒，颗粒过60目筛，然后在20MPa压力下压制成φ13×(1～2)mm的圆片；圆片于350℃下烘干，以除去粘合剂(聚乙烯醇)；取出圆片，用CO2激光直接烧结：宽带激光输出功率P＝400W，扫描速度为150mm/min，光斑面积D＝14×2mm2，离焦量f＝315mm；即制得钛酸锶电子功能陶瓷。
Claims (3)
1.一种激光制备钛酸锶电子功能陶瓷的方法，其特征在于：将SrCO3和TiO2以1∶1的摩尔比混合，先用磁力搅拌机搅拌，后用球磨机球磨2小时，混匀后加入粘合剂造粒，颗粒过60目筛，然后在20MPa压力下压制成φ13×(1～2)mm的圆片；圆片于350℃下烘干，取出圆片，用CO2激光直接烧结，即制得钛酸锶电子功能陶瓷；CO2激光烧结过程中，宽带激光输出功率为400W，扫描速度为150mm/min，光斑面积为14×2mm2，离焦量为315mm。
2.按照权利要求1所述激光制备钛酸锶电子功能陶瓷的方法，其特征在于：所述SrCO3和TiO2的纯度均为99％。
3.按照权利要求1或2所述激光制备钛酸锶电子功能陶瓷的方法，其特征在于：所用的粘合剂为聚乙烯醇。
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| 范仰才等.钛酸锶的还原工艺和晶粒性质.无机材料学报10 2.1995,10(2),199-203. |
| 范仰才等.钛酸锶的还原工艺和晶粒性质.无机材料学报10 2.1995,10(2),199-203. * |
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