一種制備鈦酸銅鈣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種制備鈦酸銅鈣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鈦酸銅鈣(簡稱CCT0)，為鈣鈦礦立方晶系結(jié)構(gòu)。CCT0具有反常的巨介電常數(shù)(ε ^ 104-105)和極低的損耗(tg δ ^ 0.03)，特別是在很寬的溫區(qū)范圍內(nèi)(100?400Κ)介電常數(shù)值幾乎不變，反映了介電響應的高熱穩(wěn)定性。且不需要特殊的制造過程，燒結(jié)溫度也不高，約為1000?1100°C上下，是一般介電材料難以達到的性質(zhì)。這些良好的綜合性能，使其有可能成為在高密度能量存儲、薄膜器件(如MEMS、GB-DRAM)、高介電電容器等一系列高新技術(shù)領(lǐng)域中獲得廣泛的應用。可是該類材料最大的反常還在于冷卻到100K以下介電常數(shù)發(fā)生急劇下降(ε?100)，Χ射線衍射(XRD)、拉曼散射和中子衍射分析表明即使冷卻到35Κ也沒有觀察到任何長程結(jié)構(gòu)上的相變。
[0003]目前，鈦酸銅鈣的制備方法主要為濕法制備，需要消耗大量的水，也有少數(shù)利用干法制備的技術(shù)，但是多存在雜質(zhì)離子殘留以及在制備過程中會排出有害氣體，對環(huán)境造成污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種制備鈦酸銅鈣方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。
[0005]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種制備鈦酸銅鈣的方法，包括如下步驟:
[0007]將鈦源、鈣源和銅源按CaCu(3+y)Ti4012的化學計量比配料后，進行第一次球磨，得到第一次球磨料；
[0008]將所述第一次球磨料進行壓粒后，在950?1050°C下進行預燒結(jié)2?5h，得到預燒結(jié)料；3h
[0009]將所述預燒結(jié)料粉碎后進行第二次球磨，得到第二次球磨料；
[0010]在所述第二次球磨料進行壓粒后中加入偶聯(lián)劑，進行第三次球磨，得到第三次球磨料；
[0011]將所述第三次球磨料進行壓粒后在980?1020°C下進行合成7?12h，得到合成料；
[0012]將所述合成料進行粉碎后進行粒度處理，得到成品；
[0013]其中，y= 0 或 ±0.025 或 ±0.05 或 ±0.1 或-0.15。
[0014]作為優(yōu)選方案，所述鈦源為二氧化鈦。
[0015]作為優(yōu)選方案，所述鈣源為碳酸鈣、氧化鈣中的一種。
[0016]作為優(yōu)選方案，所述銅源為氧化銅、碳酸銅中的一種。
[0017]作為優(yōu)選方案，所述第一次球磨、第二次球磨和第三次球磨均為濕法球磨。
[0018]作為優(yōu)選方案，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。
[0019]作為優(yōu)選方案，所述粒度處理的方法為氣流粉碎法、風選法或球磨法。
[0020]作為優(yōu)選方案，所述濕法球磨中，以氧化鋯球為球磨介質(zhì)、以水為球磨液，控制氧化鋯球、物料和水的質(zhì)量比為2:1:1.5，球磨轉(zhuǎn)速為850?950rpm，球磨時間為24?72h。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點在于:干法制備節(jié)約了大量的水，且制備過程中水分排出量少，還可以回收再利用，選用的原料成本低，合成時無有害氣體排出，對環(huán)境無污染；通過粒度處理得到的產(chǎn)品純度高；介電常數(shù)高，可達105以上，介電常數(shù)在100?300K范圍幾乎不隨溫度而變化，工藝簡單，空氣中一次燒成，無相變發(fā)生。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明實施例1得到的鈦酸銅鈣的XRD圖譜；
[0023]圖2為本發(fā)明實施例1得到的產(chǎn)品的電性能參數(shù)與溫度的關(guān)系曲線；
[0024]圖3為本發(fā)明實施例1得到的鈦酸銅鈣在預燒結(jié)后的表面形貌的SEM照片。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍不僅局限于實施例。
[0026]實施例1
[0027]本實施例1所述一種鈦酸銅鈣的制備方法如下:
[0028]步驟一、將二氧化鈦、碳酸鈣和氧化銅按照CaCu3Ti4012的化學計量比配料后，投入球磨機中，以氧化鋯球為球磨介質(zhì)、水為球磨液，控制二氧化鈦、碳酸鈣和氧化銅的混合物、氧化錯球、水的質(zhì)量比為1:2:1.5,在850rpm的轉(zhuǎn)速下濕法球磨72h,得到第一次球磨料；
[0029]步驟二、將所述第一次球磨料進行壓粒后，在950?1050°C下進行預燒結(jié)2?5h，得到預燒結(jié)料；
[0030]步驟三、將所述預燒結(jié)料粉碎后進行第二次球磨，得到第二次球磨料，第二次球磨的工藝與第一次球磨相同；
[0031]步驟四、在所述第二次球磨料進行壓粒后中加入硅烷偶聯(lián)劑，進行第三次球磨，得到第三次球磨料，第三次球磨的方法與第一次球磨和第二次球磨的方法相同；
[0032]步驟五、將所述第三次球磨料進行壓粒后在980?1020°C下進行合成7?12h，得到合成料；
[0033]步驟六、將所述合成料進行粉碎后，加入疏水性分散劑，用氣流粉碎法進行粒度處理，收集粒徑為0.2?1 μ m的粉料，得到成品。
[0034]本實施例制備的鈦酸銅鈣的XRD圖如圖1所示，在2 Θ為34°左右出現(xiàn)很強的CaCu3Ti4012吸收峰，其他雜峰的峰值很低，表明鈦酸銅蓋的純度很高；
[0035]本實施例制備的鈦酸銅鈣的電性能參數(shù)與溫度的關(guān)系曲線如圖2所示，隨著頻率升高，介電常數(shù)ε在100?300Κ范圍不隨溫度的變化率越來越大，且一般均可達到105以上，;損耗角正切值tg δ在100?300Κ范圍內(nèi)隨溫度先變大后變小，隨頻率的升高，峰值出現(xiàn)的溫度越高；周期ω。隨溫度升高而變大。
[0036]本實施例的鈦酸銅鈣在預燒結(jié)后的表面形貌的Sffl照片如圖3所示，晶粒尺寸2 μ m左右，團聚現(xiàn)象嚴重。
[0037]實施例2
[0038]本實施例2所述一種介質(zhì)材料的制備方法如下:
[0039]步驟一、將二氧化鈦、氧化鈣和碳酸銅按照CaCi^mTiWu的化學計量比配料后，投入球磨機中，以氧化鋯球為球磨介質(zhì)、水為球磨液，控制二氧化鈦、碳酸鈣和氧化銅的混合物、氧化錯球、水的質(zhì)量比為1:2:1.5,在950rpm的轉(zhuǎn)速下濕法球磨24h,得到第一次球磨料；
[0040]步驟二、將所述第一次球磨料進行壓粒后，在950?1050°C下進行預燒結(jié)2?5h，得到預燒結(jié)料；
[0041]步驟三、將所述預燒結(jié)料粉碎后進行第二次球磨，得到第二次球磨料，第二次球磨的工藝與第一次球磨相同；
[0042]步驟四、在所述第二次球磨料進行壓粒后中加入硅烷偶聯(lián)劑，進行第三次球磨，得到第三次球磨料，第三次球磨的方法與第一次球磨和第二次球磨的方法相同；
[0043]步驟五、將所述第三次球磨料進行壓粒后在980?1020°C下進行合成7?12h，得到合成料；
[0044]步驟六、將所述合成料進行粉碎后，加入疏水性分散劑，用風選法進行粒度處理，收集粒徑為0.2?1 μ m的粉料，得到成品。
[0045]實施例3
[0046]本實施例3所述一種介質(zhì)材料的制備方法如下:
[0047]步驟一、將二氧化鈦、氧化鈣和氧化銅按照CaCu2.975Ti4012的化學計量比配料后，投入球磨機中，以氧化鋯球為球磨介質(zhì)、水為球磨液，控制二氧化鈦、碳酸鈣和氧化銅的混合物、氧化錯球、水的質(zhì)量比為1:2:1.5,在900rpm的轉(zhuǎn)速下濕法球磨48h,得到第一次球磨料；
[0048]步驟二、將所述第一次球磨料進行壓粒后，在950?1050°C下進行預燒結(jié)2?5h，得到預燒結(jié)料；
[0049]步驟三、將所述預燒結(jié)料粉碎后進行第二次球磨，得到第二次球磨料，第二次球磨的工藝與第一次球磨相同；
[0050]步驟四、在所述第二次球磨料進行壓粒后中加入硅烷偶聯(lián)劑，進行第三次球磨，得到第三次球磨料，第三次球磨的方法與第一次球磨和第二次球磨的方法相同；
[0051]步驟五、將所述第三次球磨料進行壓粒后在980?1020°C下進行合成7?12h，得到合成料；
[0052]步驟六、將所述合成料進行粉碎后，加入疏水性分散劑，用球磨法進行粒度處理，收集粒徑為0.2?1 μ m的粉料，得到成品。
[0053]實施例4
[0054]本實施例4所述一種介質(zhì)材料的制備方法如下:
[0055]步驟一、將二氧化鈦、碳酸鈣和碳酸銅按照CaCu3.Q5Ti4012的化學計量比配料后，投入球磨機中，以氧化鋯球為球磨介質(zhì)、水為球磨液，控制二氧化鈦、碳酸鈣和氧化銅的混合物、氧化錯球、水的質(zhì)量比為1:2:1.5,在850rpm的轉(zhuǎn)速下濕法球磨72h,得到第一次球磨料；
[0056]步驟二、將所述第一次球磨料進行壓粒后，在950?1050°C下進行預燒結(jié)2?5h，得到預燒結(jié)料；
[0057]步驟三、將所述預燒結(jié)料粉碎后進行第二次球磨，得到第二次球磨料，第二次球磨的