电子陶瓷工业的宠儿-钛酸钡

狭义上的MLCC电子陶瓷材料即“MLCC配方粉”或“瓷粉”，作为MLCC中的介质材料，是生产MLCC的主要原料之一；而从广义方面而言，MLCC电子陶瓷材料既包括MLCC配方粉，也包括配方粉的主要原料钛酸钡基础粉；更广泛地说，添加剂是MLCC配方粉生产中不可或缺的部分，也可属于MLCC电子陶瓷材料的内容。

（注：添加剂可以提升配方粉性能，其中钇、钬、镝等稀土类元素保证配方粉的绝缘性；镁、锰、钒、铬、钼、钨等添加剂保证配方粉的温度稳定性和可靠性，也属于MLCC陶瓷粉料的组成成分。）

一般认为，MLCC使用的电子陶瓷材料主要包括钛酸钡、氧化钛、钛酸镁等基础粉以及一些保证电子陶瓷材料的温度稳定性、耐压性、高电阻、可靠性的配方添加剂。其中钛酸钡凭借高介电常数、低介电损耗、较大的电阻率，高耐压强度和优异的绝缘性能等优势，被称作是MLCC的“基石”。

MLCC电子陶瓷材料行业

图源：山东国瓷招股书

高纯度、纳米级的钛酸钡已逐渐成为市场需求的主流产品。高纯度可在一定程度上保证下游产品质量的可靠和稳定；纳米化的意义则在于，纳米级粉体烧结后可形成质地更紧密、粒径分布更均匀的烧结体，从而提高陶瓷的韧度和强度；此外，纳米粉体的烧结温度较低，有利于节约能源、降低生产成本。

1、压电性

当材料受到机械压力时，会产生额外的电荷，或者当施加电压时，材料会发生形变。钛酸钡的压电系数可以描述其在特定应变下产生电荷的能力。

2、铁电性

铁电材料在一定温度范围内具有自发电极化的特性，并且这种极化可以在外加电场作用下重新定向。钛酸钡在120℃至5℃的温度范围内，会从立方相结构转变为非对称的正方结构，表现出铁电性。

注：极化指在铁电材料中，极化特别指的是材料内部的电偶极子（可以想象成微小的磁铁，有正负两端）在没有外加电场时就已经排列得不均匀，自发形成了一个内部电场。当外部电场作用于这种材料时，这些电偶极子可以重新排列，使得材料的极化状态发生变化，从而改变材料的电性质。铁电性指一些特殊的材料，它们自己能产生电场，而且这个电场的强度不是固定的，这个电场还能被外部电场影响，进行重新定向。

3、介电性

介电性描述了材料在外加电场作用下，原子中正负电荷产生相对位移形成电偶极子的能力。钛酸钡的介电常数较高，意味着它能存储较多的电能，并且具有较低的介质损耗，适合长期稳定工作。

4、热释电性

热释电性是指材料在温度变化时，极化的大小会发生变化，这种现象称为热释电效应。钛酸钡是最早被发现具有热释电性的材料之一。

我国对钛酸钡的研制起步较晚，1982年南开大学、天津大学等单位开始进行钛酸钡、钛酸锶制备技术的研究。1985年，河北辛集化工厂（现名河北辛集市化工集团有限责任公司）首先采用草酸盐共沉淀法生产出电子工业用钛酸钡粉体，拉开了我国以液相法制备钛酸钡粉体的序幕。目前我国钛酸钡粉体的生产厂家包括山东国瓷、湖北仙桃中星电子材料有限公司。国内钛酸钡厂家大多掌握的是固相法技术，制得的粉体纯度低、颗粒粗且大小分布不均匀；使用草酸盐共沉淀法的厂家包括仙桃中星等，但这些企业使用草酸法生产的钛酸钡产销量均较低。国内主要的高质量钛酸钡需求仍主要依赖进口，国内产出为小规模、小批量、自产自用。

如今，随着MLCC小型化、薄层化、低成本、高容量和高可靠性的发展趋势，对钛酸钡粉体提出更高的要求。钛酸钡粉体的四方性源于晶格的四方畸变，四方性对其介电常数起决定性作用，使用高四方性钛酸钡粉体，能够促进钛酸钡“核-壳”结构的形成，有利于获得高容量且具有良好温度特性的MLCC。因此，制备出粒径小、形貌均匀且四方性高的纯钛酸钡粉体是生产高可靠性MLCC的先决条件。

目前主要的制备方法为固相法和液相法。其中固相法是最为传统的制备方法；液相法又称湿化学法，可制备高纯超细的钛酸钡粉体，目前已用于工业化生产的液相法包括草酸盐共沉淀法及水热法。