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电子工艺技术 Ｈｅｃｔｍ￣ｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｈｄ０ 第２３卷第２期 ２００２年３月 改进的共沉淀法制备ＰＺＴ压电陶瓷粉体 郝虎在，田玉明，黄（太原理Ｉ大学理学院，山西 太原摘平 ０３００２４） 要：采用正交实验方法研究７共沉淀法制备Ｐ２Ｔ压电陶瓷粉体的Ｉ艺过程。对粉体进行 ｊ ＳＥＭ、电于能谱观察，结果表明：对粉体粒度和形状影响最大的是沉淀剂种类，而沉淀剂加入方法 则无明显的影响。正交实验优化出了制备ＰＺＴ粉体的最佳工艺参数。事实证明：以Ｐｂ（Ａｃ）２・３Ｈ２Ｏ 为Ｐｂ源．采用共沉淀法制备ＰＺＴ粉休，可以降低生产成表，缩短生产周期，简化Ｉ艺流程。 关键词：共沉淀法；ＰＺＴ压电陶瓷粉体；Ｉ艺 中围分类号：ＴＢ４４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—３４７４（２００２）０２—０８６ ０２ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｉｎ Ｃｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ ＰＺＴ Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｐｏｗｄｅｒｓ ＨＡＯ Ｈｕ—ｚａｉ，ＴＩＡＮＹｕ ｍｉｎｇ，ＨＵＡＮＧ Ｐｉｎｇ （Ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ ＴＵＴ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３００２４，Ｃｈｍａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｐ￣ｏｃｅｓ３ ｏｏｐｒｅｃｉｐｌｒ￣ｔｋｍ ｒ ｐｒｅｐａｒｉｎｇ Ｐ２Ｔ ｐｉｅｚｏｅｉｅｃｌｒｉｃ ｃｅｒａｍｉｃ ｐａ ｅｆｓ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ １｝】ｒ ｌ ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｅｘｐｅｔｍ－￣ｎｔｓ Ｓ回Ⅵａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｅｎｅＩｇｙ ｓｐｅｃｍｍａ ｏｆ ｐａ ｅｒｓ ｗｅｒｅ ｏｂｓｅｒｖｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｒｅｖｅａｌｔｈｅｆａｃｔｔｈａｔｔｈｅｔｙｐｅ ｏｆ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ ａｇｅｎｔｈａｓ ｇｔｅ．ａｔｅ￣ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｏｔｈｅ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｓｈａｐｅ，ｂｕｔ ｔｈｅ ａｄｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｈａｖｅ∞ｏｂｖｉ￣ｓ ｉｌｕｅｎｃｅ．３）ａｆｎｅ ｂ ｔｅｃｈｎｏｌｃｇｉｃａｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｐｒ印ａｒｉｎｇ ＰＺＴ ｐ ｒ ａｒｅ ｃｈｏｓｅｎ ｂｙ ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｅｘｐｅ￣ｔｓ【ｔ ｖ，，ａｓ ｐｒｏｖｅｄ吐Ⅲｃｏｐｒｅｃｉｐｉｒａｔｉ￣ａ ｈ ｐｒｅｐａｒｉｎｇ Ｐｚｒ ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏ￣ｄｅ．ｒ ｕｓｉｎｇ Ｐｂ（ ）２・３Ｈ２Ｏ ａｓ ｉｔｓ ９舭ｅ ｃ￣３ｒｉ ｒｅｄｕｃｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃｏｓｔｓ，ｃｕｒｔａｉｌ ｐｍｄｕｃｔｉ￣ａ ｃｙｃｌｅ，ｓｉｍｐｌ曲ｔｅｃｈｎｏｌｃｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ． ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｃｏｐｒｅｃｉｐｉｒａｔｉ￣ａ；ＰＺＴｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｅｒａｍｉｃ ｐｏｗｄｅｒｓ；Ｔｅｃｈｒ，ｏｉｃ￣／ ＤｏｇＢｎｌｅｎｔ Ｃｏｄｅ：Ａ Ａｒｔｉｃｌｅ ＩＤ：１００１—３４７４（２００２）０２—０８６—０２ ＰＺＴ陶瓷因其在机敏材料研究领域的重要地 位，正再次受到材料学界的关注。近年来，随着电子 材料科学的发展，各种化学法制备超细粉体已成为 热门的研究课题，其沉淀法由于工艺简单，所得 产物经ｘ衍射分析表明，为一种无定型结构的混合 物，烧结活性不大，为此在大量实验的基础上，对该 工艺进行了改进，制得了粒度分布在０ ３～０．６ ｍ 的ＰＺＴ压电陶瓷粉体，与国内同类制备工艺相比具 有一定的优越性。 粉体性能良好得到了广泛的应用。１９７６年日本的 ＭｕｒａｔａＭ等人利用共沉淀法制备了ＰＬＺＴ陶瓷粉 体，但是该工艺为了避免Ｐｂｃｌ２和Ｐｂｏ＿Ｕ１沉淀的优先 生成，需在整个工艺过程中对温度加以控制，且最终 １实验方法 １．１原料选取 原料的选择直接决定生产成本的高低、工艺的 作者简介：田玉明（１９６９一）．男，硕士．讲师，研究方向为电子陶瓷材料。 国际合作项目：“中国罗马尼亚两国间科技合作项目 （３一ｌ７项目） 维普资讯 http://www.cqvip.com
２００２年３月 郝虎在等：改进的共沉淀法制备ＰＥＴ压电陶瓷粉体 复杂程度及产品粒子的性质。文献［４］采用 ａ 、 ＺｚＯＣ１２－８Ｈ２０和Ｐｂ（ ）２为原料制备Ｐｚｒ粉体时， 优先发生如下反应： Ｐｈ２ ＋２Ｃ１一一ＰｂＣ１２＋ （１） 和Ｐｂ２ ＋ＣＡ＋Ｈ２０一Ｒ０口＋＋Ｈ （２） 由于ＰｂＣ１２和Ｐｔ￣Ｅ１的溶度积都大于Ｐｂ（０Ｈ）２． 常温下难以配制ｚｒ４ 、－ｉｆ 、Ｐｈ２ 共存的透明溶液， 同时ＰｂＯＣ１和ｖｂｃｈ又难以转化为Ｐｂ（ＯＨ）２．必须在 整个工艺过程中严格控制温度，致使工艺复杂。我 们以Ｐｂ（Ａｃ）２－３Ｈ２０取代Ｐｂ（Ｎ３３）２作为Ｐｂ原料，在 溶液中首先发生如下络合反应： Ｐｂ２ ＋２Ａｅ一十２ＨＡｃ Ｆ Ｐｂ（Ａｃ）４］ 一十２Ｈ （３） 络离子［Ｐｂ（Ａｃ） ］０的生成，避免生成Ｐ删和 Ｐｂｃ１２，在常温下配制了 、ｍ”、Ｐｂ２ 共存的透明 母盐溶液，简化了文献［４］工艺中对温度的控制。 １．２原料液（母盐溶液）的配制 原料溶液配制是共沉淀法制备材料过程中第一 个关键的操作步骤，本实验中＂ｉｒｃｈ水溶液的配制尤 为重要，因为＂ｉｒｃｈ极易水解生成白色沉淀物。通常 ｃｌ 水溶液配制方法有：将＂ｒｉｃｈ慢慢滴人冰水中 或将冰水慢慢滴入＂ｉｒｃｈ中。前一种方法配制的溶 液由于ｍａ 部分水解不可避免．导致最终溶液浑 浊．需经过过滤后才能使用；后一种方法在配制的初 期形成很稠的膏状物，粘度很大，不能搅拌，在工业 生产中难 实现。我们在ＴＩＣ１４溶液配制过程中作 了如下改进：将＂ｉｒＣｈ液体和滴加有少量ＨＣＩ的去离 子水置于冰水中冷却至４℃左右，再将一定量的 ＂ｒｉｃｈ倒入大烧杯中．放在磁力加热搅拌器上，用分 液漏斗缓慢滴入去离子水．不断搅拌，直至成为澄清 液体．控制其浓度为２００ ｇ／Ｌ’将配制好的＂ｒｉｃｈ水溶 液冷藏备用。 １．３工艺流程 制备压电陶瓷粉体的工艺流程如图１所示 】。 ２结果与讨论 ２．１最佳工艺条件的确定 采用正交实验，以得到粉体的粒度和粒形作为 衡量指标判断工艺优劣．以考察各因素对粒度和粒 形的影响，粒度和粒形由ＳＥＭ照片观测和测量，因 素水平见表１。 正交实验结果见表２，从正交实验结果表２极 差Ｒ值知．影响沉淀的主次因素为：沉淀剂一干燥 方式一陈化时间一母盐浓度一分散剂一搅拌速度一 沉淀剂加八方式；ＫＡｉ为水平粒度之和）正和（ｉ为 水平平均粒度）值可知．７个因素中的最优水平组合 为Ａ２Ｂ２ＧｚＩ￣Ｅ Ｆ２Ｇ２，与文献［４］所述的理论相吻合。 ｌｚ ｋ 鲴—Ｆｂ（Ａｅ）２—，３ＨｅＯ Ｉ 按比饲配制 揖清混台溶液 加入沉淀剂及活ｌ性剂同时强烈搅拌 Ｐ ｌ的氲氧化物脏体 水洗至０ １Ｍ的ｌ ｎ检验无ｃｒ Ｐ １的氢氧化物沉淀 正丁醇共沸 蒸馏址理 ９０℃ 干燥 ６５０℃下２ ｈ 煅烧分解 ｌ塑 图１共沉淀法制备ＰＺＩ＂压电陶瓷粉体Ｉ艺流程 表１水平因素表 （ 】 乏＼： １ ２ Ａ 母液难度（质量分数） ０ ０已５ ０ ０５ Ｂ 沉淀剂种类 氨水 鹱冲溶液 Ｃ 活性剂 不加 Ｄ 沉淀荆卉口 法 滴加 倾倒 Ｅ 搅拌速度（ｖ／ｒ・ｍｎ ） １加０ ５００ Ｆ 洗涤百武 水 正丁醇 Ｇ 陈化时问 ／ｈ ２４ １２ 表２正交实验结果表 因 子 粒径 Ａ Ｂ Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ Ｇ Ｒ／ｍ ｌ １ １ ｌ ｌ ｌ １ ｌ ２．０８８ ２ １ １ １ ２ ２ ２ ２ ０．９０７ ３ １ ２ ２ ｌ １ ２ ２ ０ ３４５ ４ １ ２ ２ ２ ２ １ ｌ ０．５３８ ５ ２ １ ２ ｌ ２ １ ２ ｌ ６０９ ６ ２ １ ２ ２ ｌ ２ ｌ ０ ６５７ ７ ２ ２ １ １ ２ ２ ２ ０ ３５５ ８ ２ ２ ｌ ２ １ １ ２ ０ ５２５ Ｋ１ ３ ８７８ ５ ２６１ ３ ８７４ ４．３９７ ３ ６１４ ４ ７５９ ３ ６３８ ３ １４５ １ ７＆ ３．１４９ ２．６２６ ３ ４０９ ２ ２６４ ３．３８５ —— Ｋ１ ０ ９７Ｏ １ ３１５ ０．９６８ ｌ ｌ００ ０ ９０３ １ １９０ ０ ９１０ —Ｋ２ — ０．７８６ ０ ４４０ ０．７８７ ０ ６５６ ０ ８５２ ０ ５６６ ０ ８４６ Ｒ ０ １８４ ０ ８７５ ０．１８１ ０ ４４４ ０ ０５ｌ｛０ ６２４ ０ ０６４ ２ ２粉体性能测定 Ｐｚｒ粉体的颗粒呈球形，粒径为（下转第９０页） 维普资讯 http://www.cqvip.com
电子工艺技术 第２３卷第２期 在电子设备中除常规的无线电装配、焊接外，由 于电路特性的需要，还有一些特殊的电路单元。对 这些特殊电路单元的装焊在工艺上应有特别要求， 这样才能保证整机的产品质量。 环境，温度变化较大时，也会引起上述情况产生。 （７）高频系统中的紧固支撑零件最好不用金属 件；采用的绝缘材料应该是介电常数和介质损耗小 的，如高频陶瓷或环氧玻璃布层压绝缘板等。 ４．２高压电路单元的装焊要求 （１）根据高压的不同值来确定元器件间的相互 距离，一般来说应尽可能大，以免产生打火或电弧。 （２）元件引脚的导线要弯成圆弧形，不允许弯成 直角或锐角，以免尖端放电。 （３）采用相应的耐高压导线和耐高压套管对高 压引出的端子进行处理。 ４．１高频电路单元的装焊要求 （１）如是镀银件，要戴白细纱手套进行操作，以 免汗溃腐蚀，使镀银层发黑。 （２）元件与导线的相互连线应尽量短，一般为直 拉装焊。 （３）采用镀银裸线做短连线时，线径应比一般单 元的短接线线径要粗些，以减少高频损耗。 （４）短接线尽量不加或少加绝缘套管，以免增加 介质损耗。如果需要绝缘则必须采用介质损耗小的 （４）所有高压部分的焊点要尽量圆滑，绝不允许 出现拉尖或毛刺存在。 （５）要求较高或电压很高的高压电路单元，应用 有机硅凝胶将其整体进行灌封。 ４．３高温电路单元的装焊要求 绝缘导线或高频屏蔽线、同轴电缆线。 （５）为减小高频电路单元中导线间的耦合，布线 时应注意导线间尽量不要平行放置，更不允许将高 频导线扎成线扎。如导线必须交叉时，应尽可能成 ９０ 交叉。 （６）提高导线的刚性。细而长的导线刚性较差， 在冲击和振动下，很容易变形和移动位置，结果引起 电容、电感耦合的变化，使高频电路参量不稳定而影 响电路正常工作。但是，也要考虑整机的工作温度 （上接第８７页）０．３～０ ６ ｔａｎ的软团聚体。采用 Ｍ 电子能谱定性测量粉体成分．发现由于在沉淀过程 中，Ｚｒ（ＯＨ） 形成了极细小的颗粒＋极易透过滤纸， 造成Ｚｒ的部分流失，为了弥补这种损失，可按１：１ 成 （１）导线或线柬不允许贴靠发热器件，如电源变 压器、大功率管、散热片、大瓦数的电阻等。 （２）元器件和怕热器件，应尽可能远离发热器件 和热敏元件，以免温升过高而引起参数变化或损坏。 （３）大功率的电阻离板面应有一定的间隔，不允 许贴板安装。（待续） （收稿日期：２Ｏ０２—０１—１８） 表３ ｓ 电子能谱成分表 Ｚｒ ３０．４４ ２６ ７６％ Ｐｈ ４２ ８０％ Ｚｒ／＇ｎ １／０ ８７９１ 质量１ 分 ０４０的摩尔比定量加入Ｚｒ来制备ＰＺＴ前驱体，调整 配比后的粉体能谱曲线如图２所示（能谱图中的Ａ１、 瓷微粉体；（２）影响粉体沉淀的最主要固素是沉淀剂 种类，以缓冲溶液作为沉淀剂优于氨水；（３）按１：１ ０４０的摩尔比定量加入Ｚｒ，可以弥补沉淀过程中Ｚｒ 的损失；（４）采用ｒｂ（Ａｃ）２・３Ｆ Ｏ取代Ｐｂ（ ）２作为 Ｐ｝）原料，可以简化工艺流程，降低生产成本，缩短生 产周期。 ｓｉ、Ｆｅ来源于扫描电子能谱分析时所采用的基板）． 其主要成分见表３，与预定配方一致。 参考文献： 拓 蛔 ［１］ 王西成湿化学法制备Ｐｂ（矗 】一 ）Ｏｈ陶瓷微粉的研究 ［Ｊ］硅酸盐学报，１９９７，２５（５）：５４２—５４６ 札 Ｐｂ一： ： 喀 ｆ Ｉ 』 叫 ＾—■—— 元素 ［２］徐跃萍无团聚五ｑ一 陶瓷超细粉的制备及微观 （ＭｇＯ）一ＰＳＺ相 结掏表征［Ｊ］．硅酸盐学报，１９９１，１９（３）：２６９—２７３ 【３］沈志坚化学共沉淀过程ｐＨ值对 图２ ＰＺＴ粉体的ＳＥＭ电子能谱 组成的影响［Ｊ］硅酸盐学报．１９９１ ａ９（５）：４０３—４０８ ［４］Ｍｕｒ＇ａｔａＭ，Ｗａｋｉｎｏ Ｋ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｄ ＰＬＺＴ吣 ３结论 （１）用改进的共沉淀法可以制备出ＰＺＴ压电陶 ａｑｕｅｏｌｍ ｓｏ］ｕ＇ｆｏｎ［Ｊ］．Ｍａｔ Ｒｅｓ Ｂｕｌｔ １９７６，１１（３）：３２３— ３２７ （收稿Ｅｌ期：２００１—１２—２３）
