CN1272251C - 钛酸钡基粉末的制备方法 - Google Patents

钛酸钡基粉末的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1272251C
CN1272251C CNB028159187A CN02815918A CN1272251C CN 1272251 C CN1272251 C CN 1272251C CN B028159187 A CNB028159187 A CN B028159187A CN 02815918 A CN02815918 A CN 02815918A CN 1272251 C CN1272251 C CN 1272251C
Authority
CN
China
Prior art keywords
barium titanate
titanate powder
oxalate
prepare
titanyl
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB028159187A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1541188A (zh
Inventor
郑在哲
梁祐荣
金建一
朴瓀庭
李俊喜
许康宪
朴善铁
李载濬
Original Assignee
Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Samsung Fine Chemicals 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 Samsung Electro Mechanics Co Ltd, Samsung Fine Chemicals Co Ltd filed Critical Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Publication of CN1541188A publication Critical patent/CN1541188A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1272251C publication Critical patent/CN1272251C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/018Dielectrics
    • H01G4/06Solid dielectrics
    • H01G4/08Inorganic dielectrics
    • H01G4/12Ceramic dielectrics
    • H01G4/1209Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material
    • H01G4/1218Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates
    • H01G4/1227Ceramic dielectrics characterised by the ceramic dielectric material based on titanium oxides or titanates based on alkaline earth titanates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
    • C01G23/003Titanates
    • C01G23/006Alkaline 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
    • 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
    • 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
    • C04B35/62645Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/62655Drying, e.g. freeze-drying, spray-drying, microwave or supercritical drying
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/10Solid density
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40Electric properties
    • 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
    • C04B2235/3205Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3215Barium 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
    • C04B2235/3231Refractory 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
    • C04B2235/30Constituents 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
    • C04B2235/3244Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, 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
    • C04B2235/44Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/444Halide containing anions, e.g. bromide, iodate, chlorite
    • 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
    • C04B2235/44Metal salt constituents or additives chosen for the nature of the anions, e.g. hydrides or acetylacetonate
    • C04B2235/449Organic acids, e.g. EDTA, citrate, acetate, oxalate
    • 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
    • C04B2235/5409Particle size related information expressed by specific surface values
    • 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
    • C04B2235/60Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/608Green bodies or pre-forms with well-defined density
    • 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
    • C04B2235/74Physical characteristics
    • C04B2235/79Non-stoichiometric products, e.g. perovskites (ABO3) with an A/B-ratio other than 1

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于制备钛酸钡基粉末的方法。更具体地说,本发明提供一种用于制备钛酸钡粉末的方法,包括下述步骤:通过经由一个喷嘴向草酸水溶液喷淋氯化钡(BaCl2·2H2O)和四氯化钛(TiCl4)水溶液的混合物,沉淀出钛氧基草酸钡(BaTiO(C2O4)2·4H2O);在添加了添加剂、例如胺之后,利用一个珠磨机进行湿粉碎;干燥;热解;并进行再粉碎。

Description

钛酸钡基粉末的制备方法
发明的领域
本发明涉及一种用于制备钛酸钡基粉末的方法。更具体地说,本发明提供一种用于制备钛酸钡基的方法,包括以下步骤:通过经由一个喷嘴向草酸的水溶液喷淋氯化钡(BaCl2·2H2O)和四氯化钛(TiCl4)的水溶液混合物,沉淀出钛氧基草酸钡(BaTiO(C2O4)·4H2O);在添加例如胺的添加剂之后,采用一个珠磨机(beads mill)进行湿粉碎;干燥;热解;并再次粉末化。
发明的背景
钛酸钡粉末已经广泛地用于生产多层陶瓷片电容器(MLCC)、正温度系数热敏电阻、电阻器等。已知可以利用碳酸钡(BaCO3)和二氧化钛(TiO2)在高温下的固态反应制造钛酸钡粉末。MLCC(多层陶瓷片电容器)的发展趋势是在越来越小型化,同时保持大容量、在低温、高频下的煅烧、以及容积效率,不仅对于更加精细和更均匀的钛酸钡粉末的要求极大地增加,而且对于纯度和分布的需要也逐步提高。因此,已经开发出多种液态反应方法、例如水热法、共同沉淀(草酸盐)法和烷氧化物法,用以生产满足这些特性的钛酸钡粉末。
在Journal of Research of the National Bureau of Standards,Vol.56(5),289-291(1956)中,W.S.Clabaugh等人对草酸盐法进行了探讨,通过向草酸中添加包含Ba和Ti离子的混合物溶液,沉淀钛氧基草酸钡(barium titanyl oxalate),生产钛酸钡。然而,该方法存在一些缺点:(i)难以控制颗粒尺寸和Ba相对于Ti的化学计量摩尔比;(ii)在热解过程中形成颗粒之间的硬质聚集体,因此需要强力粉碎以取出这些硬质聚集体;(iii)由于在强力粉碎过程中大量产生极其精细的颗粒,所以难以分散这些粉末并且在烧结过程中发生反常晶粒长大。因此,按照这种方式生产的钛酸钡粉末不适用于多层陶瓷电容器。
因此,由于在MLCC中存在需要更薄和更多层的介电层的倾向,所以最近人们对水热法给与关注。然而,尽管产品质量很高,但是这种方法也存在缺点,例如由于采用高压釜所以制造成本高且工艺复杂。因此,需要开发更为简便的低价制备钛酸钡粉末的方法,以便在市场中更具竞争力。
本发明的发明人在南韩提出了用于钛酸钡制备的专利申请(韩国专利申请Nos.2000-46125和2001-9066),这种制备方法表现出可以以缩短的反应时间和钡相对于钛的最佳的化学计量提高生产产量。在上述韩国专利申请中公开的用于制备钛酸钡粉末的方法包括以下步骤:通过经由一个喷嘴向草酸的水溶液高速喷淋氯化钡(BaCl2·2H2O)和四氯化钛(TiCl4)的水溶液混合物、并对其进行陈化、过滤和清洗,制备钛氧基草酸钡(BaTiO(C2O4)·4H2O);粉碎所获得的钛氧基草酸钡,干燥并热解,以便生产钛酸钡(BaTiO3)粉末;并且对预粉碎的钛酸钡粉末进行再粉碎。在粉碎过程中,可以利用例如采用一个喷雾器和喷射式磨机的干粉碎的方法、或采用一个球磨机、行星式磨机和珠磨机。在需要在研磨步骤中将钛酸钡(BaTiO3)与其它金属添加剂混合的情况下,更优选采用湿粉碎。在湿粉碎装置之中,行星式磨机或球磨机适于实验室规模的生产,而珠磨机适用于工业规模的生产。
然而,当采用珠磨机进行钛氧基草酸钡的湿粉碎时,会导致下述问题:
(1)在沉淀步骤中,存在于溶液中的杂质堵塞钛氧基草酸钡颗粒的内侧。因此,无论怎样清洗,杂质、例如草酸或氯离子也会保留在通过共同沉淀(草酸盐)法制备的钛氧基草酸钡中。由于这种与水混合的钛氧基草酸钡的pH值在3左右,所以可能导致以不锈钢为材料的预混合器的腐蚀。进而,在采用耐酸材料、例如聚氨酯的情况下,难以控制放热。因此,需要采用昂贵的材料、例如钛作为预混合器。在湿粉碎之后,钛氧基草酸钡浆料的pH值变为2,比湿粉碎之前的pH值低。因此,会减小珠磨机(磨室内部)的材料、例如锆和聚氨酯的耐用性。进而,导致干燥机的腐蚀。
(2)在钛氧基草酸钡中存在氯离子在烧结过程中将导致BaCl2液相的形成,在Journal of Inorganic chemistry,vol.9(11)2381~89(1970)中公开了这一点。因此,经过煅烧的钛酸钡更为聚集在一起,并且表现出很差的介电特性。
发明的概述
因此,本发明的一个目的是,通过解决在韩国专利Nos.2000-46125和2001-9066中公开的用于制备钛酸钡的工艺中、与钛氧基草酸钡的湿粉碎有关的问题,提供一种经济地生产钛酸钡粉末的工艺。
具体的,本发明涉及一种用于制备钛酸钡粉末的方法,包括步骤:
通过经由一个喷嘴高速地向草酸水溶液中喷淋氯化钡和四氯化钛水溶液的混合物,陈化,过滤并清洗,以获得钛氧基草酸钡;
在添加了选自氨、胺、铵化合物以及氨基酸的至少一种含氮添加剂之后,利用一个珠磨机对所获得的钛氧基草酸钡进行湿粉碎,干燥并热解,以生产钛酸钡粉末;并且
对所获得的钛酸钡粉末进行再粉碎,其中
所述胺由下面的式(1)表示,
Figure C0281591800061
其中,R1表示C1-C5的烷基,且R2和R3单独地表示氢原子或C1-C5的烷基;且
所述铵化合物由下面的式(2)表示,
Figure C0281591800062
其中,其中R1、R2、R3和R4单独地表示氢原子或C1-C5的烷基;A表示羟基,其中n=1;硝酸根,其中n=1;硫酸根,其中n=2;磷酸根,其中n=3;碳酸根,其中n=2;碳酸氢根,其中n=1;C1-C10羧基,其中n=1;或C2-C10二羧基,其中n=2;且
所述氨基酸是选自精氨酸和赖氨酸的至少一种,
其中,所述含氮添加剂相对于钛氧基草酸钡的使用范围在0.5至20mol%。
附图的简单说明
结合附图,从本发明的下述详细说明中可以更加清楚地理解本发明的上述目的,其中:
图1表示利用本发明方法生产的钛酸钡粉末的SEM图像。
发明的详细说明
本发明提供一种用于制备钛酸钡粉末的方法,包括步骤:
通过经由一个喷嘴向草酸水溶液喷淋氯化钡(BaCl2·2H2O)和四氯化钛(TiCl4)的水溶液混合物,沉淀钛氧基草酸钡(BaTiO(C2O4)2·4H2O);
在添加了从氨、胺、铵化合物和氨基酸中选出的添加剂之后,利用一个珠磨机进行湿粉碎;
热解以生产钛酸钡粉末;并且
对所获得的钛酸钡粉末进行再粉碎。
从本发明的下述说明可以理解本发明,其中更加详细地描述了用于制备钛酸钡的工艺。
第一步是通过经由一个喷嘴向草酸水溶液高速喷淋氯化钡和四氯化钛的水溶液混合物以沉淀钛氧基草酸钡、陈化、过滤并且用水清洗。通过在水中溶解二水合氯化钡制备氯化钡水溶液,并且优选的氯化钡浓度在从0.2至2.0mol/l的范围内。通过稀释四氯化钛溶液制备四氯化钛水溶液,并且优选的四氯化钛浓度在从0.2至2.0mol/l的范围内。当相互添加氯化钡和四氯化钛水溶液时,钡化合物/钛化合物的摩尔比控制在1至1.5的范围内,更优选在1至1.1的范围内。草酸水溶液的浓度优选在0.2至5.0mol/l的范围内,并且温度保持在20至100℃的范围内,更优选在50至90℃的范围内。
所制备的氯化钡和四氯化钛的混合物,通过喷淋经由一个喷嘴持续1至3小时添加到草酸水溶液中。本发明中采用的喷嘴可以为单流体喷嘴或双流体喷嘴,为了方便起见,优选采用单流体喷嘴。
进行0.5至2小时的陈化,然后用水对粗制钛氧基草酸钡进行清洗,直到清洗的pH值变为中性为止,以便生产相应的钛氧基草酸钡。
第二个步骤是利用一个珠磨机对所获得的钛氧基草酸钡进行湿粉碎并干燥。在湿粉碎中采用的溶剂为去离子水,所用的量为相对于1份重量的钛氧基草酸钡采用1到10份重量的去离子水。在湿粉碎的过程中,加入含氮的添加剂,以防止由于在钛氧基草酸钡中存在氯离子而引起的在粉碎之后混合物的酸化、和粉末介电特性的下降。
含氮添加剂的例子包括氨、胺、铵化合物和氨基酸。特别地,由于粉末的介电特性、例如介电常数和绝缘电阻下降,所以采用无机碱、例如氢氧化钠、碳酸钾和碳酸氢钠去除氯离子并不是优选的。然而,由于不含有金属阳离子,所以本发明中采用的含氮添加剂则是优选的。
在本发明中采用的胺由下面的式(1)表示,
Figure C0281591800081
其中,R1、R2和R3单独地表示氢原子或C1-C5烷基。
伯胺、仲胺或叔胺的例子包括甲胺、二甲胺、三甲胺、二乙胺、三乙胺。
本发明中采用的铵化合物由下面的式(2)表示,
Figure C0281591800091
其中R1、R2和R3单独地表示氢原子或C1-C5烷基;A表示羟基(n=1),硝酸根(n=1),硫酸根(n=2),磷酸根(n=3),碳酸根(n=2),碳酸氢根(n=1),C1-C10羧基(n=1),或C2-C10二羧基(n=2)。
铵化合物的优选例子包括氢氧化铵、碳酸铵、乙酸铵、磷酸铵、草酸铵、碳酸氢铵和氢氧化三甲铵。氨基酸的例子包括精氨酸和赖氨酸。
在相对于钛氧基草酸钡的0.5至20mol%的范围内使用含氮添加剂。如果低于0.5mol%,则在酸性和浆料中的氯化物含量方面不能令人满意。另一方面,如果超过20mol%,则由于成分钛的损失而造成Ba相对于Ti的非化学当量摩尔比。
进而,二价或四价金属可以与含氮添加剂任意结合并且取代Ba或Ti的位置。二价金属可以取代Ba,四价金属可以取代Ti。二价金属的例子包括Mg、Ca、Sr和Pb,并且四价元素的例子包括Zr、Hf和Sn。这些金属可以以氧化物、碳酸盐、氯化物或硝酸盐的形式使用。例如,将这种替换元素的氧化物、碳酸盐、氯化物或硝酸盐添加到钛氧基草酸钡中,以生产钙钛矿型钛酸钡基粉末、例如Ba(Ti1-zZrz)O3、(Ba1-xCax)(Ti1-zZrz)O3、(Ba1-x-yCaxSry)(Ti1-zZrz)O3等。
对湿粉碎的钛氧基草酸钡进行干燥并热解,以便在存在添加剂的情况下形成钛酸钡。在热解过程中加热的速率优选在0.5至10℃/min的范围内,并且温度保持在700至1200℃。
最后的步骤是对所获得的钛酸钡粉末进行再粉碎。通过采用一个喷雾器或喷射式磨机进行干粉碎、或者采用一个球磨机、行星式磨机或珠磨机进行湿粉碎,可以容易地对钛酸钡粉末进行粉碎。仅当进行湿粉碎时,采用加热炉、干燥器或喷雾干燥器进行干燥。
下述例子用于进一步解释本发明,而不对其范围进行限制。进而,本发明的范围不限于钛酸钡粉末,根据添加剂的种类和添加量还包括潜在的以钛酸钡为基的粉末。
例1
将1200l的1mol/l的TiCl4的水溶液和1320l的1mol/l的BaCl2的水溶液加入到玻璃衬里的4M3的反应器中并进行混合。通过一个例如充圆锥型的单流体喷嘴以21l/min的速度将该混合物喷淋到6M3的反应器中的2520l的1mol/l的草酸水溶液中。以150rpm的速度对草酸溶液进行搅拌,并将其温度保持在90℃。采用一个膜片泵作为喷淋混合物溶液的供应泵。在向草酸喷淋混合物2小时之后,在反应温度下对混合物溶液搅拌1小时并在室温下搅拌1小时,以生产钛氧基草酸钡浆料。利用离心机对钛氧基草酸钡浆料进行过滤,并且用水清洗,直到滤出液的pH达到pH6以上为止。基于Ti离子产率为98%,并且Ba对于Ti的摩尔比为0.999(水含量为24%)。
将0.5kg的29wt.%的氨水(相对于钛氧基草酸钡为10.1mol%)添加到在250kg的去离子水中的50kg的钛氧基草酸钡中。对浆料进行搅拌,并且其pH值在粉碎之前为9.3。然后,采用珠磨机对浆料进行湿粉碎,形成15μm的最大颗粒尺寸。浆料的pH值在粉碎之后为5.1。在于加热炉中以120℃对所获得的钛氧基草酸钡浆料干燥12小时之后,氯离子的含量为200ppm。然后,在一个电炉中,在1200℃下对钛氧基草酸钡浆料进行热解,并进行干粉碎,以生产钛酸钡粉末。图1中表示出草酸钡粉末的SEM图像。
例2-6
除了在湿粉碎过程中改变氨水的量之外,以与例1相同的步骤制备钛酸钡粉末。在表1中汇总出了所获得的浆料的特性。
比较例1
采用与例1相同的步骤制备钛氧基草酸钡,并且Ba/Ti的摩尔比为0.999(水含量为24%)。
将50kg的钛氧基草酸钡和250kg的去离子水置于反应器中并进行搅拌。浆料在粉碎之前的pH值为3.0。然后,利用一个珠磨机将浆料湿粉碎至最大颗粒尺寸为15μm。钛氧基草酸钡浆料在粉碎之后的pH值为2.0。在于加热炉中在120℃下对所获得的钛氧基草酸钡浆料干燥12小时之后,氯离子含量为10000ppm。然后,利用与例1相同的步骤制备钛酸钡粉末。
表1
  类别   氨水的使用量(mol%)         粉碎前              粉碎后
  pH   Ba/Ti比*   pH  Cl-的含量   Ba/Ti比*
  例1   10.1   9.3   0.999   5.1  200   0.999
  例2   0.4   8.3   0.999   3.0  500   0.999
  例3   0.5   9.0   0.999   5.0  200   0.999
  例4   20   10.0   0.999   5.2  200   0.999
  例5   21   10.2   0.999   5.4  200   1.001
  例6   25   10.2   0.999   5.4  200   1.005
  比较例1   -   3.0   0.999   2.0  10000   0.999
  Ba/Ti比*:XRF测量
例7-12
除了在湿粉碎过程中采用不同量的不同添加剂之外,利用与例1相同的步骤制备钛酸钡粉末。在表2中汇总了所获得的浆料的特性。
表2
  类别       添加剂          粉碎前             粉碎后
  添加剂  量(mol%)   pH   Ba/Ti比*   pH  Cl-的含量   Ba/Ti比*
  例7   醋酸铵  10   6.8   0.999   5.1  200   0.999
  例8   硝酸铵  8   5.5   0.999   4.9  200   0.999
  例9   三乙胺  15   10.2   0.999   5.0  200   0.999
  例10   碳酸铵  14   7.9   0.999   4.8  200   0.999
  例11   磷酸铵  13   8.1   0.999   5.0  200   0.999
  例12   精氨酸  12   8.0   0.999   4.8  200   0.999
  Ba/Ti比*:XRF测量
例13
除了在粉碎过程中添加氨水并额外添加CaCO3和ZrO2之外,利用与例1相同的步骤制备钛氧基草酸钡。然后,在1190℃下进行干燥、热解,并进行粉碎,以生产(Ba0.952Ca0.05)(Ti0.84Zr0.16)O3
所获得的钙钛矿型钛酸钡粉末具有0.52μm的平均颗粒尺寸和4.02m2/g的比表面积。
比较例2
除了在粉碎过程中不添加氨水之外,利用与例13相同的步骤制备(Ba0.952Ca0.05)(Ti0.84Zr0.16)O3
所获得的钙钛矿型钛酸钡粉末具有0.54μm的平均颗粒尺寸和4.01m2/g的比表面积。
试验例:导电特性的确定
将PVA粘合剂和一些用于Y5V的添加剂加入到在例13和比较例2中制备的各钛酸钡粉末中。在一个氧化铝研体中将各混合物充分混合并干燥。然后,在该研体中将各混合物压碎并筛选,以便获得颗粒。在一个模具中将0.4g的各个颗粒压成Φ10mm的盘状。然后,对一些介电特性进行测试,并且将结果表示在表3中。
表3
  类别   生坯密度(g/cm3)   烧结密度(g/cm3)   介电常数   介电损耗(%)   绝缘电阻(1011Ω)   TCC*(%)
  例13   3.69   5.90   12100   3.72   0.44   -60.3/10.2
  比较例2   3.68   5.89   10000   4.57   0.01   -67.2/13.8
  *TCC:电容的温度系数
如表3所示,根据本发明的通过在湿粉碎过程中采用添加剂制备的钛酸钡粉末(例13)与利用传统方法制备的钛酸钡粉末(比较例2)相比,具有优异的导电特性(例如,较高的介电性、较高的绝缘电阻、较低的介电损耗)。
如上所述,在采用草酸衍生法制备高质量的钛酸钡粉末的工艺中,通过在湿粉碎过程中对钛氧基草酸钡采用含氮添加剂、例如胺,以防止在粉碎之前和之后、由于氯离子的存在而使浆料酸化且粉末的介电特性下降,本发明提供了一种改进的钛酸钡粉末制造工艺。因此,本发明适用于用作多层陶瓷电容器、PTC热敏电阻、电阻器等的材料。

Claims (8)

1、一种用于制备钛酸钡粉末的方法,包括步骤:
通过经由一个喷嘴高速地向草酸水溶液中喷淋氯化钡和四氯化钛水溶液的混合物,陈化,过滤并清洗,以获得钛氧基草酸钡;
在添加了选自氨、胺、铵化合物以及氨基酸的至少一种含氮添加剂之后,利用一个珠磨机对所获得的钛氧基草酸钡进行湿粉碎,干燥并热解,以生产钛酸钡粉末;并且
对所获得的钛酸钡粉末进行再粉碎,其中
所述胺由下面的式(1)表示,
其中,R1表示C1-C5的烷基,且R2和R3单独地表示氢原子或C1-C5的烷基;且
所述铵化合物由下面的式(2)表示,
Figure C028159180002C2
其中,其中R1、R2、R3和R4单独地表示氢原子或C1-C5的烷基;A表示羟基,其中n=1;硝酸根,其中n=1;硫酸根,其中n =2;磷酸根,其中n=3;碳酸根,其中n=2;碳酸氢根,其中n=1;C1-C10羧基,其中n=1;或C2-C10二羧基,其中n =2;且
所述氨基酸是选自精氨酸和赖氨酸的至少一种,
其中,所述含氮添加剂相对于钛氧基草酸钡的使用范围在0.5至20mol%。
2、如权利要求1所述的用于制备钛酸钡粉末的方法,其中R4表示氢原子。
3、如权利要求1所述的用于制备钛酸钡粉末的方法,其中,所述胺是选自甲胺、二甲胺、三甲胺、二乙胺和三乙胺的至少一种。
4、如权利要求1所述的用于制备钛酸钡粉末的方法,其中,所述铵化合物是选自氢氧化铵、碳酸铵、乙酸铵、磷酸铵、草酸铵、碳酸氢铵和氢氧化三甲铵的至少一种。
5、如权利要求1所述的用于制备钛酸钡粉末的方法,其中,二价或四价金属离子与所述含氮添加剂一起使用。
6、如权利要求5所述的用于制备钛酸钡粉末的方法,其中,所述二价金属离子是从Mg、Ca、Sr和Pb组成的组中选出的至少一种。
7、如权利要求5所述的用于制备钛酸钡粉末的方法,其中,所述四价金属离子是从Zr、Hf和Sn组成的组中选出的至少一种。
8、如权利要求5、6和7任何一项所述的用于制备钛酸钡粉末的方法,其中,所述金属离子是所述金属的氧化物、碳酸盐、氯化物或硝酸盐的形式。
CNB028159187A 2001-08-14 2002-05-06 钛酸钡基粉末的制备方法 Expired - Fee Related CN1272251C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR2001/49048 2001-08-14
KR10-2001-0049048A KR100434883B1 (ko) 2001-08-14 2001-08-14 티탄산바륨계 파우더의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1541188A CN1541188A (zh) 2004-10-27
CN1272251C true CN1272251C (zh) 2006-08-30

Family

ID=19713199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB028159187A Expired - Fee Related CN1272251C (zh) 2001-08-14 2002-05-06 钛酸钡基粉末的制备方法

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7179441B2 (zh)
EP (1) EP1441985B1 (zh)
JP (1) JP4060791B2 (zh)
KR (1) KR100434883B1 (zh)
CN (1) CN1272251C (zh)
AT (1) ATE372301T1 (zh)
DE (1) DE60222289T2 (zh)
TW (1) TWI243150B (zh)
WO (1) WO2003016219A1 (zh)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050266298A1 (en) * 2003-07-09 2005-12-01 Maxwell Technologies, Inc. Dry particle based electro-chemical device and methods of making same
US20070122698A1 (en) 2004-04-02 2007-05-31 Maxwell Technologies, Inc. Dry-particle based adhesive and dry film and methods of making same
WO2005016482A2 (en) 2003-08-14 2005-02-24 Ferro Corporation Method of removing spectator ions from aqueous suspensions of solid particles
JP4684657B2 (ja) 2005-01-07 2011-05-18 日本化学工業株式会社 蓚酸バリウムチタニル粉末の製造方法及びチタン系ペロブスカイト型セラミック原料粉末の製造方法
KR100708488B1 (ko) * 2006-06-16 2007-04-18 한국화학연구원 유기용매에 대한 분산성이 우수한 결정성 바륨티타네이트의제조 방법
US8137647B2 (en) * 2006-12-28 2012-03-20 E. I. Du Pont De Nemours And Company Processes for producing titanium dioxide
KR101426345B1 (ko) * 2007-01-29 2014-08-07 삼성전기주식회사 옥살레이트 공정에 의한 티탄산바륨 분말의 제조방법 및 그방법에 의하여 제조된 티탄산바륨 분말
JP5689790B2 (ja) * 2008-04-03 2015-03-25 サッチェム,インコーポレイテッド ジカルボン酸オニウムを用いた先進セラミック粉末の調製方法
KR101451987B1 (ko) * 2008-05-14 2014-10-21 삼성전기주식회사 옥살레이트 공정에 의한 고결정성의 티탄산바륨 미분말의 제조방법 및 그 방법에 의하여 제조된 고결정성의 티탄산바륨 미분말
PT2411141E (pt) * 2009-03-23 2014-04-10 Välinge Photocatalytic Ab Método e dispositivo para renovação de um leito de balastro
CN101708861B (zh) * 2009-11-09 2011-12-21 贵州红星发展股份有限公司 一种制备钛酸钡的方法
CN101891466B (zh) * 2010-07-21 2012-12-19 陕西科技大学 一种板状钛酸钡纳米粉体的制备方法
WO2013006125A1 (en) 2011-07-05 2013-01-10 Välinge Photocatalytic Ab Coated wood products and method of producing coated wood products
JP5879078B2 (ja) 2011-09-15 2016-03-08 日本化学工業株式会社 シュウ酸バリウムチタニルの製造方法及びチタン酸バリウムの製造方法
JP2015520009A (ja) 2012-03-20 2015-07-16 ベーリンゲ、フォトカタリティック、アクチボラグVaelinge Photocatalytic Ab 二酸化チタン及び抗光灰色化添加剤を含む光触媒組成物
US9375750B2 (en) 2012-12-21 2016-06-28 Valinge Photocatalytic Ab Method for coating a building panel and a building panel
KR101770701B1 (ko) 2012-12-21 2017-09-06 삼성전자주식회사 티탄산 바륨을 포함한 이산화탄소 흡착제, 이를 포함한 이산화탄소 포집 모듈, 및 이를 이용한 이산화탄소 분리 방법
CN103964839B (zh) * 2013-01-30 2015-12-02 比亚迪股份有限公司 一种正温度系数热敏电阻材料及其制备方法
CN105555882B (zh) 2013-09-25 2021-04-27 瓦林格光催化股份有限公司 施加光催化分散体的方法和制板方法
KR20150060303A (ko) * 2013-11-26 2015-06-03 삼성전기주식회사 바륨티타닐옥살레이트의 제조방법 및 티탄산바륨의 제조방법
KR20150060189A (ko) * 2013-11-26 2015-06-03 삼성전기주식회사 바륨티타닐옥살레이트의 제조방법, 티탄산바륨의 제조방법, 및 티탄산바륨
TW201520172A (zh) * 2013-11-26 2015-06-01 Samsung Electro Mech 鈦酸鋇製備方法以及藉由使用該方法製備之鈦酸鋇
JP6217599B2 (ja) * 2014-11-17 2017-10-25 株式会社村田製作所 チタン酸バリウム系粉末の製造方法
TWI728089B (zh) 2016-04-01 2021-05-21 日商電化股份有限公司 鈦酸鋇基粉末及其製造方法、用途
CN108117097B (zh) * 2017-12-11 2020-06-19 浙江蓝天知识产权运营管理有限公司 一种粒径均匀纳米钛酸钡的制备方法
CN114127013B (zh) * 2019-07-16 2023-08-29 日本化学工业株式会社 Me元素置换有机酸氧钛钡、其制造方法和钛系钙钛矿型陶瓷原料粉末的制造方法
JP7438867B2 (ja) 2019-07-16 2024-02-27 日本化学工業株式会社 Me元素置換有機酸バリウムチタニル、その製造方法及びチタン系ペロブスカイト型セラミック原料粉末の製造方法
JP7102462B2 (ja) 2020-06-12 2022-07-19 日本化学工業株式会社 シュウ酸バリウムチタニル、その製造方法及びチタン酸バリウムの製造方法
WO2022107695A1 (ja) 2020-11-19 2022-05-27 日本化学工業株式会社 シュウ酸バリウムチタニルの製造方法及びチタン酸バリウムの製造方法
CN113174233B (zh) * 2021-04-27 2022-11-11 南京林业大学 一种防静电无醛胶黏剂及其制备方法及应用
JP2022175238A (ja) 2021-05-13 2022-11-25 日本化学工業株式会社 誘電体セラミック形成用組成物及び誘電体セラミック材料
CN114213120B (zh) * 2021-11-29 2023-03-07 深圳市信维通信股份有限公司 用于小尺寸mlcc的介质材料及其制备方法与电容器

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61146710A (ja) * 1984-12-19 1986-07-04 Central Glass Co Ltd 高純度チタン酸バリウム微粒子の製造方法
US5219811A (en) * 1989-08-31 1993-06-15 Central Glass Company, Limited Powder composition for sintering into modified barium titanate semiconductive ceramic
US5523065A (en) * 1993-09-27 1996-06-04 Alfred University Process for making ultra-fine barium titanate particles
US5468427A (en) * 1993-09-27 1995-11-21 Alfred University Process for making ultra-fine ceramic particles
SG48535A1 (en) * 1996-08-05 1998-04-17 Murata Manufacturing Co Dielectric ceramic composition and monolithic ceramic capacitor using the same
JP2000189830A (ja) * 1998-12-28 2000-07-11 Chufun Hightech Kk 微粒子分散体の製法および微粒子分散体
KR100360118B1 (ko) * 1999-07-05 2002-11-04 삼성전기주식회사 옥살레이트법에 의한 티탄산바륨계 산화물 분말 제조방법
JP3361091B2 (ja) * 2000-06-20 2003-01-07 ティーディーケイ株式会社 誘電体磁器および電子部品
US6409983B1 (en) * 2000-07-11 2002-06-25 Korea Institute Of Science And Technology Process for preparing crystalline barium titanate powder
TW527321B (en) * 2000-08-09 2003-04-11 Samsung Electro Mech A method for producing barium titanate based powders by oxalate process
KR100414832B1 (ko) * 2001-02-22 2004-01-13 삼성전기주식회사 고품질 티탄산바륨계 파우더의 제조방법
US6692721B2 (en) * 2002-01-15 2004-02-17 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Method for preparing barium titanate powder by oxalate synthesis

Also Published As

Publication number Publication date
KR100434883B1 (ko) 2004-06-07
US7179441B2 (en) 2007-02-20
TWI243150B (en) 2005-11-11
EP1441985B1 (en) 2007-09-05
EP1441985A1 (en) 2004-08-04
JP2005500239A (ja) 2005-01-06
JP4060791B2 (ja) 2008-03-12
WO2003016219A1 (en) 2003-02-27
CN1541188A (zh) 2004-10-27
DE60222289T2 (de) 2008-05-29
DE60222289D1 (de) 2007-10-18
US20040253172A1 (en) 2004-12-16
ATE372301T1 (de) 2007-09-15
KR20030015011A (ko) 2003-02-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1272251C (zh) 钛酸钡基粉末的制备方法
CN1337358A (zh) 通过草酸盐工艺制备钛酸钡基粉末的方法
CN100344579C (zh) 具有钙钛矿结构的陶瓷粉末及其制法、电子部件及电容器
JPH0459261B2 (zh)
CN1202014C (zh) 钛酸钡微粒状粉末、钙改性的钛酸钡微粒状粉末及其制造方法
JP2004123431A (ja) ペロブスカイト型チタン酸バリウム粉末の製造方法
CN1234613C (zh) 制备高质量钛酸钡基粉末的方法
CN1476414A (zh) 介电钛酸钡颗粒的制备
WO1991002697A1 (en) Method of producing pulverized perovskite compound
CN1016962B (zh) 掺杂的钛酸钡基介电组合物粉末
CN1800099A (zh) 草酸氧钛钡粉末和钛类钙钛矿型陶瓷原料粉末的制造方法
KR20100100654A (ko) 옥살산바륨티타닐의 제조 방법 및 티탄산바륨의 제조 방법
JP5765506B1 (ja) チタン酸バリウム粉体の製造方法
JP6573653B2 (ja) ペロブスカイト型チタン酸バリウム粉末の製造方法
JP6005528B2 (ja) 二酸化チタン溶液の製造方法及びペロブスカイト型チタン複合酸化物の製造方法
JP4230720B2 (ja) 誘電体セラミック原料粉末の製造方法
KR100290247B1 (ko) 티탄산바륨 및 페롭스카이트형 복합산화물 제조방법
JP7438867B2 (ja) Me元素置換有機酸バリウムチタニル、その製造方法及びチタン系ペロブスカイト型セラミック原料粉末の製造方法
KR101761923B1 (ko) 티탄산바륨 표면에 코팅층을 형성하는 방법 및 그로부터 제조된 티탄산바륨
JP3393157B2 (ja) 多結晶半導体繊維およびその製造方法
JPH04132614A (ja) ペロブスカイト型複合酸化物粉末の製造方法
JPS61232217A (ja) 誘電体磁器製造用の低温焼結性原料粉末の製造方法
JPS61127624A (ja) ペロブスカイト型酸化物固溶体の製造方法
JPH0457615B2 (zh)
JP5488199B2 (ja) 複合酸化物粉末の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20160309

Address after: Gyeonggi Do, South Korea

Patentee after: Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd.

Address before: Ulsan, South Korea

Patentee before: Samsung Fine Chemicals Co., Ltd.

Patentee before: Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20060830

Termination date: 20190506

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee