毕业设计（论文）开题报告液相包覆法引入CuO对 Ba2Ti9O20陶瓷性能的影响.doc

河南科技大学毕业设计（论文）开题报告学院：材料学院 2011年3月8日课题名称液相包覆法引入CuO对 Ba2Ti9O20陶瓷性能的影响学生姓名王晓源专业班级硅光伏071课题类型论文指导教师李谦职称副教授课题来源科研1. 设计（或研究）的依据及意义微波介质陶瓷的低温烧结时现在热门的研究领域，但是传统的方法是通过机械混合的方法添加助烧剂，来降低烧结温度。但是固相混合的方法会使助烧剂的分散不均匀和用量较高，这样会使微波介质陶瓷性能的明显恶化，而液相包覆是通过化学的方法, 在液体中对颗粒( 包括晶须和纤维) 表面包覆涂层的技术。与其它方法( 如CVD和PVD) 相比, 具有工艺简单, 成本低等优点。常用的液相包覆方法有溶胶凝胶法 、沉淀法、非均相凝固法、非均匀成核法 、化学镀等。在以前的研究中常用于某些结构陶瓷颗粒的表面修饰。因此本实验考虑可以用这种方法添加助烧剂，应用于微波介质陶瓷，目前发表的论文中，也有少数论文报道将液相包覆技术应用于微波介质陶瓷低温烧结的。但是本文所用的Ba2Ti9O20陶瓷基体还未见报道。BaO-TiO2 系陶瓷材料具有良好的介电特性因此该材料倍受注目，Ba2Ti9O20 具有较佳的微波特性，是目前应用在高频微波元件的重点材料之一。单一纯相的Ba2Ti9O20 相对介电常数r=39.8，介质损耗低在4 GHz 时其Q值>8 000 ,而且其共振频率对温度的变化很稳定。 由于 Ba2Ti9O20 微波介电材料的烧结温度大多为1350左右因此限制了电极材料的选择，只能使用熔点较高的银-钯电极，这不仅会增加元件的介质损耗，而且价格昂贵。限制了其应用范围。因此在不影响其降低其烧结温度是很有意义的。最常见的氧化物助烧剂有ZnO-V2O5, 3ZnOB2O3, CuO, V2O5, Bi2O3 和 MnO2, CaF2, GeO2, Li2CO3-V2O5，BaCu(B2O5), LiF等，分别用于不同的陶瓷体系有效的降低了陶瓷的烧结温度，单元氧化物不能有效的降低微波介质陶瓷的烧结温度使其能与Cu和Ag共烧，但是该实验为探索型实验，本着由简入繁的想法，选择了单一添加剂CuO作为助烧剂，以便于探索液相包覆低温烧结的相关机理。微波介质陶瓷材料是制备各类无源元件的基础原料，其性能的好坏直接决定着最终产品性能的好坏，是多层陶瓷电容器、陶瓷介质谐振器的主要原料，市场应用前景广阔。采用多芯片组件技术是实现系统集成的最佳方式，而实现这一目的有效途径是采用多层片式微波元器件(包括滤波器、谐振器、介质天线及微波频段使用的片式陶瓷电容器等)11。微波元器件的片式化，需要微波介质材料能与高电导率的金属电极如Pt、Pd、Au、Cu、Ag等共烧。从经济性和环境角度考虑，最为理想的电极材料是使用廉价且熔点较低的Ag(961°C)或Cu(1064°C)等金属12-14。因此，要求微波介质陶瓷材料的烧结温度低于Ag或Cu的温度。这种低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-fired Ceramic，简称LTCC)技术，而降低烧结温度的方法不外乎三种一是添加烧结助剂利用液相烧结来降低烧结温度二是采用机械或化学方法制备微细粉体 增加表面积以降低烧结温度。三是开发新的可低温烧结材料。化学法制粉虽然可以精确控制粉末的粒径及组成但是批量化生产能力差以致成本居高不下，而新材料开发又极费时所以最常用的方法采用固相合成方式添加微量其它元素以节省成本。本文即是对以Ba2Ti9O20 为主晶相以液相包覆的方法引入CuO做为助烧剂降低陶瓷材料的烧结温度并使其介电性能达到MLCC用高频瓷料的电性能要求的研究。国内外同类设计（或同类研究）的概况综述目前国内大多数科研采用机械混合法引入助烧剂，通过机械共混获得复合粉体。该方法虽然操作简单，但由于密度及其粉体粒度差异会导致烧结助剂在基体粉体中分布不均匀。降低复合粉体的烧结性能和其他的微波性能。浙江大学的张启龙、杨辉和童建喜研究了溶胶凝胶法引入ZnO-B203-SiO2的ZnTi03低温烧结陶瓷材料合成、结构、烧结及介电性能。结果发现：ZnO-B203-SiO2溶胶均匀包覆在ZnTi03颗粒表面，形成球形包覆颗粒。用溶胶凝胶法引入ZnO-B203-SiO2制备的样品容易致密烧结，晶粒大小均匀，气孔率比固相法引入ZnO-B203-SiO2玻璃制备的样品小。以溶胶凝胶方式引入ZnO-B203-SiO2制备的ZnTi03陶瓷f偏差±0.3，Q×f偏差±l000 GHz，离散性小于以固相法引入玻璃制各的ZnTi03陶瓷的性能中国科学院上海硅酸盐研究所的管恩祥、陈玮和罗澜在LNT陶瓷的低温烧结及其微波介电性能中研究了固相法加入BZL作助烧剂对微波介质陶瓷的影响，结果表明：BZL玻璃能有效降低LNT陶瓷的烧结温度, 掺入10wt%BZL玻璃的复合材料能够在900烧结致密，在LNT陶瓷中添加BZL玻璃使材料的介电常数和品质因数下降较大。国外的M.-C. Wu , M.-K. Hsieh ,等在BaNd2Ti4O12液相包覆法引入CuO的低温烧结中研究了包覆CuO对材料性能的影响。结果证明和常规的材料制备方法相比，液相法不但减少了助烧剂用量而且制备的材料具有更好的介电性能。虽然有少量液相包覆法对材料性能的研究，但以Ba2Ti9020为基体材料的并未见到;本文即是对以相包覆法引入CuO对Ba2Ti9020陶瓷性能影响的研究 。指导教师意见：指导教师签字： 2011年3月8日教研室意见：教研室主任签字： 2011年3月8日