低温烧结钛酸锶钡—氧化镁系复相陶瓷流延工艺制备技术研究

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结合BST在LTCC技术领域的使用要求,本文通过向BST材料中添加MgO,改善BST电性能,并选用B2O3和Li2CO3为烧结助剂。旨在通过流延成型工艺制备BST-MgO微波铁电陶瓷材料。为了实现以上目标,本文研究了粉体组分、溶剂、分散剂等对流延成型工艺的影响,确定最佳的溶剂和分散剂,制备低温烧结的BST-MgO陶瓷材料。具体内容如下:采用共沸体系甲苯-乙醇、甲基乙基酮-乙醇以及非共沸体系二甲苯-乙醇(质量比为5:5)为溶剂,分别制备BST-MgO悬浮液、流延浆料及坯片。结果表明:采用甲基乙基酮-乙醇为溶剂时,制备的悬浮液呈现出较低的粘度和较快沉降速度,流延浆料呈现出牛顿型流体特性且浆料粘度值很低,浆料分散稳定性好,获得的坯片微观结构更加的均匀致密,因此,确定甲基乙基酮/乙醇共沸溶液为最佳的溶剂系统。选用不同甲基乙基酮/乙醇比例的混合溶液为溶剂,制备BST-MgO悬浮液、流延浆料以及坯片。实验发现,溶剂中甲基乙基酮/乙醇比例为6/4时, BST-MgO悬浮液以及流延浆料分散稳定,粘度适中,且获得的坯片结构致密。采用共沸的甲基乙基酮-乙醇溶液为溶剂,并分别选用磷酸酯,三油酸甘油酯,聚乙二醇1540,以及PVB为分散剂制备BST-MgO悬浮液。研究证明,采用PVB为分散剂时,通过调节分散剂含量,可以使悬浮液呈现牛顿型流体特性,且具有低的粘度,悬浮液分散性达到最佳状态。讨论了浆料固相含量、粉体中BST与MgO比例对悬浮液的影响。发现,随着悬浮液固含量的提高,悬浮液粘度明显增加;悬浮液稳定分散时所需的PVB分散剂含量先增加,后趋于不变;当固含量超过60wt.%时,悬浮液不能达到稳定分散的状态。此外,随着粉体中BST含量的增加,粉体表面对PVB分子的吸附能力降低,导致悬浮液达到稳定分散时所需的分散剂PVB含量增加。采用甲基乙基酮-乙醇共沸体系为溶剂,PVB为分散剂,制备BST-MgO流延浆料,并经流延成型等工艺制成BST-MgO陶瓷。获得的流延浆料适宜流延,制备的坯片及陶瓷样品微观结构致密,且陶瓷样品在频率为1MHz下的介电常数为91.22,介电损耗为0.8×10-3,在偏场电压为1.7kV/mm下的偏场可调性为7.72%。
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