CN114195510A - 一种纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉及其制备方法 - Google Patents

一种纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114195510A
CN114195510A CN202111625561.7A CN202111625561A CN114195510A CN 114195510 A CN114195510 A CN 114195510A CN 202111625561 A CN202111625561 A CN 202111625561A CN 114195510 A CN114195510 A CN 114195510A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnesium
calcium
ceramic powder
nano
calcium titanate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111625561.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114195510B (zh
Inventor
朱洪伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yuanjie New Material Technology Zhejiang Co ltd
Original Assignee
Yuanjie New Material Technology Zhejiang Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yuanjie New Material Technology Zhejiang Co ltd filed Critical Yuanjie New Material Technology Zhejiang Co ltd
Priority to CN202111625561.7A priority Critical patent/CN114195510B/zh
Publication of CN114195510A publication Critical patent/CN114195510A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114195510B publication Critical patent/CN114195510B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C04B35/462Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
    • C04B35/465Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/6261Milling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3208Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • C04B2235/3234Titanates, not containing zirconia
    • C04B2235/3236Alkaline earth titanates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54Particle size related information
    • C04B2235/5418Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54Particle size related information
    • C04B2235/5418Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5454Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof nanometer sized, i.e. below 100 nm
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/74Physical characteristics
    • C04B2235/77Density
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明涉及一种纯晶相高平质因数纳米尺寸钛酸镁钙钙陶瓷粉材料及其制备方法,该材料是一种呈现不规则形状纯晶相结构的纳米尺寸的钛酸镁钙钙纳米陶瓷粉,材料颗粒尺寸为60‑150nm,干燥粉碎处理以后粒度D50小于200nm,比表面积1‑30m2/g,加工烧结后的陶瓷器件具有超高的品质因数,介电常数在20‑40范围内可调。与现有技术相比,本发明的制备过程操作简便,不需要额外的复杂条件和复杂设备,常温常压下搅拌就可以发生反应,而且其实用的原料便宜易得,从而使材料的制备成本相对较低,颗粒粒度尺寸较小而且制备的钛酸镁钙可以用作制作电子陶瓷器件、滤波器陶瓷器件等多种用途。

Description

一种纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉及其制备 方法
技术领域
本发明属于材料制备技术领域,具体涉及一种粒度D50小于200nm、纯晶相纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉及其制备方法。
背景技术
钛酸镁钙基陶瓷是日常生活中常见的一种具有良好应用性能的介电陶瓷材料,具有比较好的介电稳定性,已经被广泛地应用于电子信息、生活用品、生物医药等诸多领域。但是随着应用领域的扩展和性能指标的提升,对钛酸镁钙基陶瓷材料性能要求也越来越高,特别是介电常数和品质因数指标,往往要求介电常数稳定和高的品质因数。因此钛酸镁钙陶瓷粉体的性能是决定将来加工所得滤波介电陶瓷产品的根本因素,制备出具有特殊优异性能的钛酸镁钙基陶瓷粉材料已经成为材料界研究热点。控制其晶相结构、尺寸和形貌可以改善其机械性能、热烧结性能。在介电滤波陶瓷器件加工过程中钛酸镁钙陶瓷粉体的纯度、颗粒大小、晶相、表面结构和形貌等特性直接决定了陶瓷器件加工的良品率和后续的使用性能。有关高性能的钛酸镁钙纳米陶瓷粉体的制备是现在的研究热点和技术难点。但是现有常见固相法制备方法得到的钛酸镁钙陶瓷粉体颗粒往往比较大,即使颗粒尺寸可以达到纳米级,但是产品干燥处理以后总是使其发生团聚严重或晶相不纯,极大限制了钛酸镁钙陶瓷材料的开发与应用。高质量的具有特定介电常数的纳米级钛酸镁钙基陶瓷粉体的制备及其结构控制是决定钛酸镁钙基陶瓷应用的关键技术难题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种粒度D50小于200nm、纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:一种纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙基粉体材料,其特征在于,该材料是一种呈现不规则形状纯晶相结构的纳米尺寸的钛酸镁钙纳米陶瓷粉,材料颗粒尺寸为60-150nm,干燥粉碎处理以后粒度D50小于200nm,D90小于300nm,比表面积1-30m2/g,加工烧结后的陶瓷器件具有超高的品质因数,介电常数在20-40范围内可调,表观密度为3.0-4.0g/cm3
本发明提出的一种粒度D50小于200nm、纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉材料的制备方法:首先将不溶于水的含镁化合物前躯体、含钙化合物前驱体和一定量表面活性剂分散与水和有机醇的混合溶液中,将钛的氯化物溶液缓慢引入上述混合溶液中,进行在液相反应过程,经过后续的离心、洗涤、干燥和焙烧处理得到纯晶相纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉,然后再经过气体粉磨处理就可以得到粒度D50小于200nm、纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉材料。具体步骤如下:
(1)将一定量的不溶于水的含镁化合物前躯体、含钙化合物前驱体和表面活性剂溶解到水和有机醇混合溶剂(水与有机醇的体积比为1:0.1~1)中,超声分散,机械搅拌下得到悬浊液,将此溶液记做溶液A。
(2)称取一定量的钛的氯化物溶解于一定体积的去离子水溶液中,将其记做溶液B。
(3)采用蠕动泵分别以正加、反加或并流方式将溶液A和溶液B均匀混合,室温下发生反应,然后继续搅拌1-2天,得到白色凝胶,离心分离得到沉淀产物,洗涤,干燥、焙烧,最后将得到的固体粉末样品经过气态粉磨处理,即得到粒度D50小于200nm、纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉材料。
本发明中,不溶于水的含镁化合物前驱体和含钙化合物前驱体经过超声分散形成悬浊液,由于钛的氯化物会剧烈水解产生出酸性很强的氯化氢,可以有效促进含镁混合物溶解生成镁离子和钙离子,而钛的氯化物水解产生出来的钛酸,又可以和镁离子或钙离子发生沉淀反应,发生沉淀-溶解-沉淀的复杂过程,表面活性剂的存在可以减弱溶胶颗粒之间的相互作用和改变相应沉淀的表面状态,有效防止沉淀颗粒之间团聚的发生,而且对钛酸镁钙晶相具有有效的调控作用。因此经过比较简单的处理过程就可以得到粒度D50小于200nm、纯晶相高品质因数纳米尺寸的钛酸镁钙陶瓷粉材料。
溶液A和溶液B形成的反应体系中不溶于水的含镁化合物前驱体的浓度是1-15wt%;含钙化合物前驱体的质量浓度为0.5-10%;不溶于水的含镁化合物前驱体与含钛氯化物的质量比为0.5-2.5:1;反应温度可在室温条件下,即随着季节变换控制范围在0-40℃。
所述的不溶于水的含镁化合物前驱体是不溶于水和有机醇的无机镁盐或者有机酸镁盐类;所述的所述的镁盐前驱体为碳酸镁、草酸镁、柠檬酸镁、酒石酸镁、亚硫酸镁、氢氧化镁中的一种或几种;
所述的含钙化合物前驱体是无机钙盐、有机酸钙盐或者含钙的氢氧化物类,例如碳酸钙、草酸钙、柠檬酸钙、氯化钙、硝酸钙、氢氧化钙中的一种或几种;
所述的钛氯化物为四氯化钛、三氯化钛、氯氧化钛中的一种或几种一种或几种;
所述的表面活性剂主要是非离子型的高分子聚合物;所述的表面活性剂为聚乙二醇、PVP、聚丙烯酸、聚醚、F127中的一种或几种;含镁化合物前驱体与表面活性剂的质量比为10:0.2~1。
所述的有机醇为液态直链烷基醇或者其异构体醇;所述的有机醇是乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、苯甲醇中的一种或几种。
所述的水为经过水净化处理得到的水,其中重金属离子、铁、钴、镍离子低于ppm以下。
所述的溶液A和溶液B的盛放容器和反应容器为玻璃容器、有机塑料容器或陶瓷搪瓷容器,包括玻璃烧瓶、玻璃烧杯、表面皿、锥形瓶、广口瓶、称量瓶、试管、量杯、塑料烧杯、陶瓷反应釜、搪瓷反应釜、离心管中的一种或几种。
步骤(3)中的离心分离的离心转速在4000-10000rpm,每次离心时间5-10min。
步骤(3)中的洗涤选用的溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种。
步骤(3)中的干燥处理选用的温度范围为70–120℃;焙烧处理选用的温度范围为700-1200℃,焙烧时间为3-10h,采用的气氛为空气气氛,需要空压机不断鼓入空气。
固体粉末样品经过气态粉磨处理所选用的设备为气流粉碎机,功率为5KW,经过旋风分离器收集粉末产品,空气压缩机功率为80KW,为粉碎提供10.0Mpa压缩空气。
与现有技术相比,本发明通过在水和有机醇的混合溶剂中不溶于水的含镁化合物前驱体和含钙化合物前驱体经过与钛的氯化物会剧烈水解产生出酸性很强的氯化氢发生反应,而后又与钛酸发生沉淀反应,发生沉淀-溶解-沉淀的复杂过程,在此反应体系中有机醇起到至关重要的作用,它的存在不仅可以减弱溶胶颗粒之间的相互作用,还可以改变相应沉淀的表面状态,从而防止沉淀颗粒之间团聚的发生,此外对钛酸镁钙晶相结构进行有效的调控,而后续经过气态粉碎技术可以有效解除产品中颗粒团聚,有效控制产品中的粒度分布,与传统的钛酸镁钙陶瓷粉体合成方法相比,该发明方法可控性强,过程简单、操作方便、成本低廉。而且整个制备反应过程是在室温静态条件下进行,节能环保所得纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉具有不规则的颗粒形貌,表面凹凸不平,而且颗粒分散性良好,颗粒度均匀,粒度尺寸较小,具有广阔的应用前景,特别是在电子信息产业陶瓷器件加工领域。
附图说明
图1本制备方法得到的粒度D50小于200nm、纯晶相高品质因数纳米尺寸的钛酸镁钙陶瓷粉体特征透射电子显微镜(TEM)图,由实施例1制得。
图2单分散的粒度D50小于200nm、纯晶相高品质因数纳米尺寸的钛酸镁钙陶瓷粉体特征大角X射线谱图,由实施例1制得。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
将10g碳酸镁、0.5g碳酸钙和1.0g PEG-10000用500ml水和乙醇混合溶剂(水与有机醇的体积比为1:0.1)溶解,搅拌半个小时以后将100ml含有40g四氯化钛溶液通过蠕动泵加入上述溶液,搅拌12h以后,将生成的凝胶溶液产物在11000rpm转速下离心5分钟分离得到凝胶,然后用水和乙醇各清洗两次以后,在空气中80℃干燥12h以后,经过1100℃煅烧4小时后,再经过气体压力为8.0MPa气态粉碎仪处理,旋风分离器收集得到的粉末样品,可以得到D50为70nm、纯晶相纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉体,介电常数测试结果为20.6,品质因数可以达到110000。其形貌和特性见图1-图2所示。
实施例2
将10g草酸镁、1g氯化钙和1.0g PEG-40000用500ml水和乙醇混合溶剂溶解(水与有机醇的体积比为1:0.1),搅拌半个小时以后将100ml含有50g氯氧化钛水溶液通过蠕动泵加入上述溶液,搅拌12h以后,将生成的凝胶溶液产物在11000rpm转速下离心5分钟分离得到凝胶,然后用水和乙醇各清洗两次以后,在空气中110℃干燥12小时以后,经过900℃煅烧4小时后,可以得到D50为90nm、纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉体。
实施例3
将10g碳酸镁、1g碳酸钙和1.0g PEG-10000用500ml水和乙醇混合溶剂(水与有机醇的体积比为1:0.2)溶解,搅拌半个小时以后采用蠕动泵将上述溶液慢慢滴加到400ml含有80g三氯化钛水溶液,搅拌12h以后,将生成的凝胶溶液产物在8000rpm转速下离心5分钟分离得到凝胶,然后用水和乙醇各清洗两次以后,在空气中100℃干燥12小时以后,经过1000℃煅烧4小时后,再经过气体压力为1.0MPa气态粉碎仪处理,旋风分离器收集得到的粉末样品,可以得到D50为105nm、纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉体。
实施例4
将10g碳酸镁、2g氢氧化钙和2.0g P123用500ml水和乙醇混合溶剂(水与有机醇的体积比为1:0.1)溶解,搅拌半个小时以后采用蠕动泵将上述溶液慢慢滴加到400ml含有60g三氯化钛水溶液,搅拌12h以后,将生成的凝胶溶液产物在8000rpm转速下离心5分钟分离得到凝胶,然后用水和乙醇各清洗两次以后,在空气中100℃干燥12小时以后,经过1000℃煅烧4小时后,再经过气体压力为1.0MPa气态粉碎仪处理,旋风分离器收集得到的粉末样品,可以得到D50为130nm、纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉体。
实施例5
一种粒度D50小于200nm、纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉体制备方法具体步骤如下:
(1)将一定量的镁盐前驱体碳酸镁、钙盐前驱体碳酸钙(镁和钙原子比例为10:1)和表面活性剂PVP溶解到水和有机醇乙醇混合溶剂(水与有机醇的体积比为1:0.1)中,机械搅拌下得到悬浊液,将此溶液记做溶液A。
(2)称取一定量的三氯化钛水溶液,将其记做溶液B。镁盐前驱体与三氯化钛水溶液的质量比为0.8:2;
(3)采用蠕动泵分别以正加、反加或并流方式将溶液A和溶液B均匀混合,室温下发生反应,所形成的反应体系中镁盐前驱体的浓度是1wt%,然后继续搅拌1天,得到凝胶溶液,离心分离得到沉淀产物,离心分离的离心转速在5000rpm,每次离心时间10min。采用水洗涤,120℃干燥、1100℃焙烧3h,最后将得到的固体粉末样品经过气态粉磨处理,即得到粒度D50小于200nm、纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉材料。固体粉末样品经过气态粉磨处理所选用的设备为气流粉碎机,功率为5KW,经过旋风分离器收集粉末产品,空气压缩机功率为80KW,为粉碎提供10.0Mpa压缩空气。

Claims (10)

1.一种纯晶相纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉材料,其特征在于,该材料是一种呈现不规则形状纯晶相结构的纳米尺寸的钛酸镁钙陶瓷粉,材料颗粒尺寸为60-150nm,干燥粉碎处理以后粒度D50小于200nm,比表面积1-30m2/g,加工烧结后的陶瓷器件具有超高的品质因数,介电常数在20-40范围内可调,表观密度为3.0-4.0g/cm3
2.一种如权利要求1所述的纯晶相高品质因数纳米尺寸的钛酸镁钙陶瓷粉材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将一定量的不溶于水的含镁化合物前驱体、含钙化合物前驱体、表面活性剂溶解到水和有机醇混合溶剂中,超声处理以后机械搅拌下得到悬浊液,将此溶液记做溶液A。
(2)称取一定量的含有钛氯化物溶溶液,将其记做溶液B。
(3)采用蠕动泵分别以正加、反加或并流方式将溶液A和溶液B均匀混合,室温下发生反应,然后继续搅拌1-2天,得到凝胶溶液,离心分离得到沉淀产物,洗涤,干燥、焙烧,最后将得到的固体粉末样品经过气态粉磨处理,即得到粒度D50小于200nm、纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉材料。
3.根据权利要求2所述的纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉材料的制备方法,其特征在于,溶液A和溶液B形成的反应体系中不溶于水的含镁化合物前驱体的质量浓度是1-15wt%;含钙化合物前驱体的质量浓度为0.5-10%;不溶于水的含镁化合物前驱体前驱体与含钛氯化物的质量比为0.5-2.5:1;反应温度范围为0–40℃。
4.根据权利要求2所述的纯晶相纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉的制备方法,其特征在于,所述的含镁化合物前驱体是不溶于水和有机醇的无机镁盐、有机酸镁盐或者含镁的氢氧化物类,例如碳酸镁、草酸镁、柠檬酸镁等;
所述的含钙化合物前驱体是无机钙盐、有机酸钙盐或者含钙的氢氧化物类,例如碳酸钙、草酸钙、柠檬酸钙、氯化钙、硝酸钙、氢氧化钙等;
所述的表面活性剂主要是非离子型的高分子聚合物;
所述的含钛氯化物主要是四氯化钛、氯氧化钛或者三氯化钛;
所述的有机醇为液态直链烷基醇或者其异构体醇;
所述的水为经过水净化处理得到的水,其中重金属离子、铁、钴、镍离子低于10ppm以下。
5.根据权利要求4所述的纯晶相纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉的制备方法,其特征在于,所述的镁盐前驱体为碳酸镁、草酸镁、柠檬酸镁、酒石酸镁、亚硫酸镁、氢氧化镁中的一种或几种;
所述的钙盐前驱体为碳酸钙、草酸钙、柠檬酸钙、氯化钙、硝酸钙、氢氧化钙中的一种或几种;
所述的钛氯化物为四氯化钛、三氯化钛、氯氧化钛中的一种或几种一种或几种;
所述的表面活性剂为聚乙二醇、PVP、聚丙烯酸、聚醚、F127中的一种或几种;
所述的有机醇是乙醇、甲醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、苯甲醇中的一种或几种。
6.根据权利要求2所述的纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉的制备方法,其特征在于,所述的溶液A和溶液B的盛放容器和反应容器为玻璃容器、有机塑料容器或陶瓷搪瓷容器,包括玻璃烧瓶、玻璃烧杯、表面皿、锥形瓶、广口瓶、称量瓶、试管、量杯、塑料烧杯、陶瓷反应釜、搪瓷反应釜、离心管中的一种或几种。
7.根据权利要求2所述的纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉的制备方法,其特征在于,步骤(3)中的离心分离的离心转速在4000-10000rpm,每次离心时间5-10min。
8.根据权利要求2所述的纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉的制备方法,其特征在于,步骤(3)中的洗涤选用的溶剂为水、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种。
9.根据权利要求2所述的纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉的制备方法,其特征在于,步骤(3)中的干燥处理选用的温度范围为70–120℃;焙烧处理选用的温度范围为700-1200℃,焙烧时间为3h-10h,焙烧采用空气气氛,需要空压机不断鼓入空气。
10.根据权利要求2所述的纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉的制备方法,其特征在于,固体粉末样品经过气态粉磨处理所选用的设备为气流粉碎机,功率为5KW,经过旋风分离器收集粉末产品,空气压缩机功率为80KW,为粉碎提供10.0Mpa压缩空气。
CN202111625561.7A 2021-12-28 2021-12-28 一种纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉及其制备方法 Active CN114195510B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111625561.7A CN114195510B (zh) 2021-12-28 2021-12-28 一种纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111625561.7A CN114195510B (zh) 2021-12-28 2021-12-28 一种纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114195510A true CN114195510A (zh) 2022-03-18
CN114195510B CN114195510B (zh) 2024-04-23

Family

ID=80656939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111625561.7A Active CN114195510B (zh) 2021-12-28 2021-12-28 一种纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114195510B (zh)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH284586A (fr) * 1948-11-16 1952-07-31 Csf Procédé de préparation d'un diélectrique céramique à base de titanate double de magnésium et de calcium.
CN1569738A (zh) * 2004-05-14 2005-01-26 北京科技大学 镍内电极钛酸钡基多层陶瓷电容器纳米瓷粉及其制备方法
CN1903733A (zh) * 2006-08-01 2007-01-31 浙江大学 溶胶-凝胶法低温合成单相纳米CaTiO3粉体的制备方法
CN102030525A (zh) * 2010-09-30 2011-04-27 中国计量学院 一种低温烧结钛酸镁陶瓷及其制备方法
CN102030364A (zh) * 2010-09-30 2011-04-27 中国计量学院 一种低温烧结纳米钛酸镁粉体的制备方法
CN103011203A (zh) * 2012-12-07 2013-04-03 沈阳化工大学 一种处理生产TiCl4过程中产生的氯化废熔盐的方法
CN103833351A (zh) * 2013-12-23 2014-06-04 广东国华新材料科技股份有限公司 微波介质陶瓷及其制备方法
CN108530057A (zh) * 2018-05-15 2018-09-14 浙江大学 溶胶-凝胶法制备应用于储能的形貌可控CaTiO3陶瓷的方法
CN110818405A (zh) * 2019-10-31 2020-02-21 深圳南湾通信有限公司 一种微波介质陶瓷及其制备方法、5g基站
CN111377737A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 上海元颉新材料科技有限公司 四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料及其制备方法
CN112624755A (zh) * 2020-12-02 2021-04-09 无锡市高宇晟新材料科技有限公司 微波介质陶瓷材料及其制备方法

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH284586A (fr) * 1948-11-16 1952-07-31 Csf Procédé de préparation d'un diélectrique céramique à base de titanate double de magnésium et de calcium.
CN1569738A (zh) * 2004-05-14 2005-01-26 北京科技大学 镍内电极钛酸钡基多层陶瓷电容器纳米瓷粉及其制备方法
CN1903733A (zh) * 2006-08-01 2007-01-31 浙江大学 溶胶-凝胶法低温合成单相纳米CaTiO3粉体的制备方法
CN102030525A (zh) * 2010-09-30 2011-04-27 中国计量学院 一种低温烧结钛酸镁陶瓷及其制备方法
CN102030364A (zh) * 2010-09-30 2011-04-27 中国计量学院 一种低温烧结纳米钛酸镁粉体的制备方法
CN103011203A (zh) * 2012-12-07 2013-04-03 沈阳化工大学 一种处理生产TiCl4过程中产生的氯化废熔盐的方法
CN103833351A (zh) * 2013-12-23 2014-06-04 广东国华新材料科技股份有限公司 微波介质陶瓷及其制备方法
CN108530057A (zh) * 2018-05-15 2018-09-14 浙江大学 溶胶-凝胶法制备应用于储能的形貌可控CaTiO3陶瓷的方法
CN111377737A (zh) * 2018-12-27 2020-07-07 上海元颉新材料科技有限公司 四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料及其制备方法
CN110818405A (zh) * 2019-10-31 2020-02-21 深圳南湾通信有限公司 一种微波介质陶瓷及其制备方法、5g基站
CN112624755A (zh) * 2020-12-02 2021-04-09 无锡市高宇晟新材料科技有限公司 微波介质陶瓷材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN114195510B (zh) 2024-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN115974550B (zh) 一种粒度D50小于100nm、四方晶相纳米掺杂氧化锆陶瓷粉材料的制备方法
CN102659149B (zh) 单分散高纯α-Al2O3粉的制备方法
Sugimoto et al. Preparation of monodisperse platelet-type hematite particles from a highly condensed β-FeOOH suspension
Seisenbaeva et al. Solution equilibrium behind the room-temperature synthesis of nanocrystalline titanium dioxide
CN107032382B (zh) 一种纳米碳酸钙及其制备方法
CN106241862B (zh) 一种制备单分散金红石型纳米二氧化钛的方法
CN109923069B (zh) 埃洛石粉末和埃洛石粉末的制造方法
CN101074116B (zh) 单分散纳米级超细二氧化锆的制备工艺
Alaei et al. Preparation of high surface area ZrO2 nanoparticles
CN102531009A (zh) 纳米级高纯氧化铝的制备方法
WO2022078015A1 (zh) 一种固相法制备不同形貌二氧化钛粉体的方法
US11542172B1 (en) Methods for preparing high-purity boehmite and porous gamma-alumina nano-powder
CN110745790B (zh) 一种硒化铋纳米粉末的水热制备方法
CN108975362A (zh) 一种完全分散的氧化铝纳米颗粒的制备方法
CN109721096B (zh) 一种制备高纯钛酸钡的装置及方法
CN108190935B (zh) 一种条片状碳酸钙超细颗粒的制备方法
CN109399700A (zh) 一种单分散钛酸钡立方纳米颗粒的制备方法
CN109534378A (zh) 一种抗硬团聚纳米氧化铝颗粒的制备方法
CN114195510A (zh) 一种纯晶相高品质因数纳米尺寸钛酸镁钙陶瓷粉及其制备方法
Xu et al. A novel aqueous co-precipitation process to prepare indium tin oxide nanopowders
CN114249347A (zh) 一种纯晶相纳米尺寸钛酸镁陶瓷粉及其制备方法
CN112919431B (zh) 一种高产率、高结晶度的六方氮化硼纳米片及其制备方法
CN113527910B (zh) 一种单分散纳米氟化钙透明液相分散体的制备方法
CN112174205A (zh) 氢氧化氧钒稳定乙醇溶液分散体系及利用其制备m相vo2纳米粉体的方法
JP3878867B2 (ja) インジウム水酸化物及び酸化物

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant