PL165482B1 - Sposób wytwarzania metatytanlanu baru BaTIQ3 - Google Patents

Abstract

Sposób wytwarzania metatytanianu baru BaTiO3 przez współstrącanie z wodnych roztworów związków tytanu i szczawianów baru, a następnie kalcynację powstałego osadu, znamienny tym, że do zawiesiny TiO2 w wodnymroztworze szczawianu amonowego dodaje się wodny roztwór BaCl2 o stężeniu 0,5-1 mola, w temperaturze 80-100°C, mieszaninę utrzymuje się w tej temperaturze przez 2-4 godziny, po czym zawiesinę oddziela się, płucze do zaniku jonów Cl i suszy się, a następnie wysuszony osad kalcynuje się w temperaturze około 1000°C w czasie dostatecznym do ilościowego przebiegu reakcji.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania metatytanianu baru BaTiO3 metodą półceramiczną.

Wymagania stawiane tytanianom metali jako proszkom ceramicznym stosowanym w technologii wytwarzania dielektryków ceramicznych obejmują takie cechy jak jednorodność chemiczna, wielkość ziarna oraz wykształcone i niezdefektowane ziarno. Cechy te są niezbędne do uzyskania drobnoziarnistej i nieporowatej mikrostruktury ceramicznych spieków metatytanianu baru, przy ich dużym zagęszczeniu wpływającym na jakość parametrów dielektrycznych. _?

Znane są metody ceramiczne (suche) wytwarzania tytanianów metali. Polegają na wysokotemperaturowej kalcynacji tlenków węglanów i innych związków metali z dwutlenkiem tytanu w zakresie temperatur 1250-1350°C. Najczęściej stosuje się tu mieszaninę BaCO3 i TiO2. Obecnie odchodzi się od ceramicznych metod otrzymywania BaTiO3 ze względu na wysoką temperaturę syntezy i długotrwały proces przemiany mechanicznego spieku po syntezie termicznej w celu uzyskania odpowiedniej dyspersji.

Znane są również metody chemiczne (mokre) polegające na bezpośrednim współstrącaniu z roztworów soli tytanu, głównie TiCU i odpowiedniego metalu, takich związków jak wodorotlenki, węglany, szczawiany, alkoholany, nadtlenki, w temperaturach około 100°C. Produkty tych reakcji wymagają dodatkowego prażenia w temperaturze do około 900°C, w celu rozkładu związków pośrednich i odpowiedniego wykształcenia ziaren proszku. Metody takie opisane są w europejskim opisie zgłoszeniowym nr 0 265 013 oraz w opisie patentowym RFN nr 1 014 972. Przedstawione są tam sposoby otrzymywania tytanianów wapnia i baru przez wieloetapową metodę z zastosowaniem wodnego roztworu TiCl4 oraz kwasu szczawiowego, który z roztworem chlorku wapnia lub baru tworzy osad szczawianu tytanylowobarowego lub wapniowego. Stosowanie TiCl4 jako jednego z substratów wymaga jednak całkowitej i kontrolowanej stabilizacji środowiska reakcji. Przeprowadzenie hydrolizy TiCU jest bowiem reakcją silnie egzotermiczną i wymaga utrzymania stałej temperatury nie przekraczającej 5°C. Opisane metody są wieloetapowe, trudne technologicznie, wymagają długotrwałego odmywania produktów reakcji od roztworów macierzystych i prowadzą do otrzymania proszków ceramicznych różniących się znacznie właściwościami fizycznymi.

Celem wynalazku było opracowanie sposobu wytwarzania metatytanianu baru czystego chemicznie i fazowo i o wysokiej dyspersji, metodą półceramiczną, bez stosowania TiCU jako jednego z substratów.

Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że do zawiesiny TiO2 w wodnym roztworze szczawianu amonowego dodaje się intensywnie mieszając wodny roztwór BaCU o stężeniu 0,5-1,0 mola, w temperaturze 80-100°C, mieszaninę utrzymuje się w tej temperaturze przez 2-4 godziny, po czym zawiesinę oddziela się, płucze do zaniku jonów Cl' i suszy, a

165 482 następnie wysuszony osad kalcynuje się w temperaturze około 1000°C w czasie dostatecznym do ilościowego przebiegu reakcji.

Sposób według wynalazku jest dwuetapowy. W pierwszym etapie uzyskuje się mieszaninę kryształów, w której drobnoziarnisty osad BaC2O4 jest osadzony na kryształach TiO2. W drugim etapie (spiekania) ze szczawianu baru powstaje przejściowo aktywny BaCO3, następnie aktywny BaO (reakcja rozkładu in statu nascendi), który w temperaturze około 1000°C reagując z TiO2 tworzy BaTiO3 o średniej wielkości ziarna 1 gm.

Sposób według wynalazku nie wymaga stosowania TiCl4 i jest znacznie uproszczony w porównaniu ze znanymi metodami.

Sposób według wynalazku został bliżej przedstawiony w przykładzie stosowania.

Przykład. Do zamkniętego szklanego reaktora wlewa się 1-molowy wodny roztwór (NH4)2 C2O4 H2O (cz.d.a.) i dodaje się 1 mol TiO2 (rutyl) o nazwie handlowej Tytanpol RC, miesza się i ogrzewa do temperatury 80- 100°C. W tej temperaturze wkrapla się 1 -molowy wodny roztwór BaCl2 · 2 H2O (cz.d.a.) przez 90-120 minut i mieszaninę utrzymuje się w tej temperaturze mieszając. Zawiesinę osadów TiO2 i strąconego BaC2O4 oddziela się, a następnie płucze się wodą destylowaną do zaniku jonów Cl, dekontaktuje się i suszy. Wysuszony produkt kalcynuje się w temperaturze 1000°C przez 5 godzin. Otrzymuje się produkt o średniej wielkości ziarna 1 gm, który nie wymaga dodatkowego przemiału mechanicznego.

165 482

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 1,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Sposób wytwarzania metatytanianu baru BaTiO3 przez współstrącanie z wodnych roztworów związków tytanu i szczawianów baru, a następnie kalcynację powstałego osadu, znamienny tym, że do zawiesiny TiO2 w wodnym roztworze szczawianu amonowego dodaje się wodny roztwór BaCl2 o stężeniu 0,5-1 mola, w temperaturze 80-100°C, mieszaninę utrzymuje się w tej temperaturze przez 2-4 godziny, po czym zawiesinę oddziela się, płucze do zaniku jonów Cl' i suszy się, a następnie wysuszony osad kalcynuje się w temperaturze około 1000°C w czasie dostatecznym do ilościowego przebiegu reakcji.