钛酸钡(简称BT)是电子陶瓷工业领域一种重要的基础材料,由于其具有高介电常数,良好的铁电、压电、耐压及绝缘等性能,被广泛地用于制作多层陶瓷电容器(简称MLCC)、热敏电阻、压电陶瓷和光电器件等。随着家电、计算机及通讯设备等的飞速发展,MLCC的需求越来越大。BT是制造MLCC的主要原料之一,MLCC的快速发展使得市场对高质量BT粉体的需求与日俱增。同时,随着MLCC向微型化、大容量等方向发展,需要进一步在工艺技术上实现介质层的薄层化和叠层的多层化,而高纯、超细、粒径均匀的BT粉体是实现上述目标的关键技术之一。本文对近年来钛酸钡粉体的制备技术进行了综述,通过比较各种技术的优缺点,选用水热合成工艺作为BT粉体的制备方法。研究了水热合成过程中反应温度、反应物浓度、反应物的钡钛摩尔比(Ba/Ti)、反应时间、不同钛源(TiCl4、纳米TiO2)、表面活性剂(十二烷基苯磺酸钠、十二烷基三甲基氯化铵、聚乙二醇2000)以及有机溶剂(乙醇和异丙醇)对粉体颗粒特征的影响。运用透射电镜(TEM)、激光粒度分析仪、比表面积测量仪、X射线衍射仪(XRD)、X射线荧光光谱仪(XRF)等测试仪器对粉体的微观形貌、粒径、比表面积、晶相组成、钡与钛的摩尔比(Ba/Ti)等进行了分析表征,并对其陶瓷的性能进行了探讨。取得以下研究成果:通过采用TiCl4-Ba(OH)2?H2O-NH4OH体系,对纯水介质条件下水热合成BT粉体的研究,明确了反应温度,反应时间,反应物Ba/Ti,反应物浓度以及不同钛源等工艺条件对粉体质量的影响:反应温度越高,晶体生长速率越大,粉体的粒径越大;随反应物Ba/Ti增大或反应物浓度升高,反应体系的过饱和度增大,成核速率提高,使得体系在相对较短的时间里形成更多的晶核,从而可得到晶粒粒径较小的BT粉体;随反应时间的延长,晶粒生长越充分,晶粒尺寸越大。同时,合成粉体的初始Ba/Ti过低会导致粉体中BaCO3杂质相含量增多。运用Visual Basic和Matlab联合编程实现了上述各反应条件与粉体粒径的灰色关联分析,明确了反应温度对粉体粒径的影响最大,其次是反应物Ba/Ti和反应物浓度,而反应时间影响最小。此外,通过对TiCl4和纳米TiO2两种钛源的比较研究,认为以TiCl4作为钛源可制备更优质的BT粉体。为了改善粉体的分散性,抑制晶粒聚集生长所导致的粉体颗粒尺寸较大、粒径分布过宽以及晶粒形状不规则等现象,研究了几类助剂对水热合成BT粉体颗粒特征的影响。实验结果表明:加入十二烷基苯磺酸钠,可使BT粉体的比表面积增大,平均粒径减小。但用量过大时会导致杂质相BaSO4生成。十二烷基三甲基氯化铵和聚乙二醇对粉体粒径影响较小。但当三种表面活性剂添加量适当时,都能明显改善粉体的分散性。有机溶剂异丙醇和乙醇均能减小BT粉体的平均粒径并改善其分散性,且效果明显好于三种表面活性剂。当反应温度为200℃,反应时间为4小时,乙醇浓度为25%时,合成了分散性良好,平均粒径约50nm的BT粉体,其粒径分布宽度d90-d10仅约100nm。升高反应温度到240℃,制得粒径分布宽度基本不变,平均粒径约84nm,且d90和d10变小,团聚指数AF(50)仅为1的粉体,其颗粒的均匀性和分散性得到进一步改善。水热合成BT粉体常规烧结工艺条件下的适宜烧结温度约为1250℃,此时其陶瓷的介电常数达到最大值。BT粉体的Ba/Ti比越接近于1,粉体结晶越完善,烧结后陶瓷的介电常数越高。微量组分Nb2O5或Nd2O3的掺入对BT陶瓷的介电常数和介质损耗影响较大,当Nb、Nd两元素的掺入量分别为0.3mol%、0.1mol%时,BT陶瓷的介电常数和介质损耗都达到最大。