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激光粒度仪在钛酸钡粒度检测中的应用 激光粒度仪是如何工作的

时间:2020-07-08    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     

钛酸钡及其行业发展

   钛酸钡是一种强介电化合物材料,具有高介电常数和低介电损耗,是电子陶瓷中使用zui广泛的材料之一,被誉为”电子陶瓷工业的支柱。

钛酸钡又称偏酸钡,溶于浓硫酸、盐酸及氢氟酸,不溶于热的稀硝酸、水及碱。钛酸钡现有五中品形,即:正方晶形、立方晶形、协方晶形、三方晶形和六方晶形,zui长见的是正方晶形。在铁电陶瓷的生产中,六方晶相是应该避免的品相,实际上也只有当烧成温度过高时才会出现六方晶相。

钛酸钡是制备陶瓷电容器和热敏电阻器等许多介电材料和压电材料的主要原料, 近几年来, 随着陶瓷工业和电子工业的快速发展, BaTiO3 的需求量将不断增加,对其质量要求也越来越高。制备高纯、超细粉体材料是提高电子陶瓷材料性能的主要途径。所以高纯、均匀、超细乃至纳米化钛酸钡的制备研究一直是各国科学家的研究重点。

    钛酸钡是电子陶瓷元件的基础母体原料,被称为电子陶瓷的支柱。因其良好的铁电、低压、耐压及绝缘性能被广泛地用于制作高电容电容器、多层基片、各种传感器、半导体材料和高敏元件等。随着电子元器件朝着高集成度、高精度、高可靠性、多功能和小型化方向的高速发展,对制备满足性能要求的钛酸钡材料提出了更高的要求。纳米钛酸钡的制备和研究已成为研究的一个热点。

   纳米太酸钡粉体的制备研究一直是科技领域的一个热点,各种制备技术得到了很大的发展,随着对钛酸钡电子陶瓷的日渐重视,对钛酸钡微粉尺寸、均匀性、纯度和zui终产品化学特性的相似等各方面的要求也越来越高,因此,有必要对合成钛酸钡粉体的过程机理进行深入研究,对控制颗粒的形状、粒度、性能等技术及其之间的关系进行更加深入的探讨;目前取得的成果多停留在实验室和小规模生产阶段,应当对大规模生产所涉及的问题进行研究;现用的纳米钛酸钡颗粒合成装置需要改进,尤其需要研制高产率、高产量、高质量且低成本的工业设备。基于制备方法的改进和研究手段的拓宽和深入,以及材料科学、物理学和化学工程等学科的密切合作,相信纳米钛酸钡必将在电子工业和陶瓷工业上展示出广阔的诱人前景。


 

纳米钛酸钡的制备

    钛酸钡是经典的铁电、压电陶瓷材料,由于其具有搞得介电常数,良好的铁电、压电、耐压及绝缘性能,主要用于制作高电容电容器、多层基片、各种传感器、半导体材料和敏感元件。随着现代科学技术的飞速发展和电子元件的小型化、高度集成化,需要制备与合成符合发展要求的高质量的钛酸钡基陶瓷粉体。所以高纯、均匀、超细乃至纳米化钛酸钡制备研究一直是各国科学家的研究重点。基于制备方法的改进和研究手段的拓宽和深入,纳米钛酸钡的制备也迈入了新的阶段

    自从19世纪40年代发现钛酸钡的铁电性以来,各国就开始对钛酸钡的合成和制备进行了研究。液相法对钛酸钡生产过程中粉体微观结构和性能进行物理、化学方法的有效控制,从80年代开始,液相法逐渐成为各国普遍重视的方法,逐渐发展成为3种zui主要的方法:沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法。

    沉淀法,具有方法简单,材料成本低,设备投资少,在生产中可以添加掺杂元素,直接制得某种配方的粉体原料,zui适用于陶瓷元件的制造。沉淀法是工业生产钛酸钡粉体较为广泛的一种方法,也是zui先商业化生产的方法。但该方法也存在一些缺点,如难以得到的粒径很小的纳米粉体,颗粒容易团聚、粒径分布宽,需要一定的后处理,合成的粉体随着反应条件的微小变化,钛钡比波动较大,产品质量不稳定。

    水热法制备的粉体,由于特殊的反应条件,具有粒度小、分布均匀,团聚较少的优点,且其原料更容易得到符合化学计量比并具有完整晶型的产物;同时粉体无需高温煅烧处理,避免了晶粒长大、缺陷的形成和杂志的引入,具有较高的烧结活性等。但这些工作或者合成的BaTiO3为亚稳态的立方相结构而非四方相,无法满足电子元件性能的需要;或者水热所需的温度高,时间长,从而导致设备成本过高;又或者水热合成需要使用有机钛为原料,从而导致设备成本过高,又或者水热合成需要使用有机钛为原料,从而导致生产成本过高。这些原因导致无法实现四方相BaTiO3纳米粉末水热合成的规模化生产。同时水热法在粉体中存在杂质,也限制了该法的应用。

     溶胶-凝胶法多采用蒸馏或重结晶技术保证原料的纯度,工艺过程中不引入杂质粒子,所得粉体粒径小纯度高、粒径分布窄。但其原料价格昂贵、有机溶剂具有毒性以及高温热处理会使粉体快速团聚,并且反应周期长,工艺条件不易控制,产量小,难以放大和工业化。。

钛酸钡的粒度检测:

钛酸钡的晶体结构和性能与晶粒尺寸有密切的关系。随着晶粒尺寸的减小,其晶体结构、铁电性和相变温度都表现出与粗晶材料不同的一些新颖特性。随着对纳米钛酸钡研究陶瓷敏感元件。尤其是温度系数热敏电阻(PTC),多层陶瓷电容器(MLCCS).热电元件,压电陶瓷,声纳,红外辐射探测,晶体陶瓷电容器,电光显示器板,记忆材料,聚合物基复合材料以及图层等。

    众所周知,具有高介电常数的钙钛矿型化合物的钛酸钡颗粒,被广泛用于叠层电容器。而四方晶形钛酸钡作为高介电体被应用于陶瓷电容器、正热敏电阻器、高频振动子等电子部件。用于叠层电容器的钛酸钡颗粒,没有聚集性、具有良好的分散性和高度的结晶性的颗粒需求很旺盛.例如,在制作温度依赖性小的叠层电容器时,必须抑制钛酸钡原料粉体的晶粒生长。特别是为了获得高容量电容器,钛酸钡原料粉体必须是四方晶型。

并且,为了使原料粉体成为具有优良分散性的颗粒,钛酸钡颗粒的形状应为球形,优选尽量接近正球形。另一方面,近年来,钛酸钡作为形成叠层电容器的内部电极层的材料之一而被使用。

激光粒度仪在钛酸钡粒度检测中的应用

     本次测试采用的是Winner802纳米粒度仪,测试范围1-10000nm。测试样品钛酸钡粒度较小,约为几百纳米。.样品颗粒细,比表面积大,颗粒间及易发生团聚,测试之前必要将钛酸钡充分分散。先取少量样品放入烧杯,加3-550%的六偏磷酸钠溶液,将样品充分浸湿后,加20ml水,分别超声2510分钟,再移取5mL样品到样品池中进行测试。3.超声5分钟与超声10分钟结果变化不大,通过比较加3-5滴六偏磷酸钠超声5分钟测试数据稳定可靠。测试浓度不要太高,一般光子数在20-30较好。测试数据稳定,重复性误差、标准偏差都较小。测试结果如下:


 



    激光粒度仪是一种可以分析颗粒大小的仪器,主要适用于微米级颗粒的测试,经过改进也可将测量下限扩展到几十纳米,今天小编主要来介绍一下激光粒度仪的原理及应用领域,希望可以帮助用户更好的应用产品。

    激光粒度仪的原理:

    激光法:

    激光粒度仪作为一种新型的粒度测试仪器,已经在粉体加工、应用与研究领域得到广泛的应用。它的特点是测试速度快、测试范围宽、重复性和真实性好、操作简便等等。

    激光法的粒度测试原理:

    激光粒度仪是根据颗粒能使激光产生散射这一物理现象测试粒度分布的。由于激光具有很好的单色性和极强的方向性,所以一束平行的激光在没有阻碍的无限空间中将会照射到无限远的地方,并且在传播过程中很少有发散的现象。

    当光束遇到颗粒阻挡时,一部分光将发生散射现象,如图8。散射光的传播方向将与主光束的传播方向形成一个夹角θ。散射理论和实验结果都告诉我们,散射角θ的大小与颗粒的大小有关,颗粒越大,产生的散射光的θ角就越小;颗粒越小,产生的散射光的θ角就越大。在图8中,散射光I1是由较大颗粒引起的;散射光I2是由较小颗粒引起的。进一步研究表明,散射光的强度代表该粒径颗粒的数量。这样,在不同的角度上测量散射光的强度,就可以得到样品的粒度分布了。

    激光粒度仪的应用领域:

    建材、化工、冶金、能源、食品、电子、地质、军工、航空航天、机械、高校、实验室,研究机构等







    纳米激光粒度仪采用动态光散射原理和光子相关光谱技术,根据颗粒在液体中的布朗运动的速度测定颗粒大小。


    小颗粒布朗运动速度快,大颗粒布朗运动速度慢,激光照射这些颗粒,不同大小的颗粒将使散射光发生快慢不同的涨落起伏。


    光子相关光谱法就根据特定方向的光子涨落起伏分析其颗粒大小。因此本仪器具有原理先进、精度极高的特点,从而保证了测试结果的真实性和有效性,2009年推向国内市场,是国内*台纳米激光粒度仪,也是国内技术zui成熟的激光粒度仪。


    纳米激光粒度仪是利用粒子的布朗运动,根据光的散射原理测量粉颗粒大小的,是一种比较通用的粒度仪。


    其特点是测量的动态范围宽、测量速度快、操作方便,尤其适合测量粒度分布范围宽的粉体和液体雾滴。


    对粒度均匀的粉体,比如磨料微粉,要慎重选用。


    纳米激光粒度仪采用微机进行实时控制,自动完成数据采集、分析处理、结果保存、打印等功能,操作简单,自动化程度高。


    测试迅速


    由于无须沉降过程,使测试速度大幅度提高,在通激光粒度仪常情况下,1分钟内即可完成一次样品测试。(注:不包括样品制备时间)。


    软件


    本激光粒度仪测试程序采用MSVC/C++6.0编制,在中文Windows95/98/ME/2000/NT/XP人机接口界面,操作直观简便,通俗易懂。


    数据输出内容丰富,并且可以输出英文测试报告,对于彩色打印机还可以输出彩色测试报告。


    纳米激光粒度仪采用了独特的机械搅拌装置


    由于激光粒度仪采用了大尺寸光电探测阵列(70个通道)、侧向辅助光电探测阵列(12个通道)及其它相应技术,使单透镜测试范围达到0.1---450微米;


    并且由于本仪器使用过程中无须更换镜头及调整光学系统,提高了系统的稳定性,简化了操作过程。







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