鈦酸鋇是一種十分典型的鈣鈦礦型結構晶體，具有高介電常數(shù)、低介電損耗、較大的電阻率，高耐壓強度和優(yōu)異的絕緣性能等特性，是多層片式陶瓷電容器（MLCC）的重要基礎原材料。在基礎材料鈦酸鋇的基礎之上，通過摻雜各種添加助劑，包括稀土氧化物等，方可用作為MLCC的配方粉。鈦酸鋇可以稱之為MLCC的“基石”。

MLCC結構簡圖

鈦酸鋇一般主要有三種晶形結構，如下圖所示：

三種晶形結構：a立方相；b、c為四方相

鈦酸鋇晶體純BaTiO3在1460℃以上是六方晶型，1460℃以下為經典鈣鈦礦ABO3型。

鈦酸鋇-100nm SEM圖

如圖上圖所示。Ba2+處于立方晶胞的8個頂點，稱為A位；Ti4+處于立方體的體心位置， 稱為B位；O2?則處于立方體的六個面心，構成Ti-O八面體。每一個Ti4+被周圍六個與之等距離的O2?包圍著，所以Ti4+的配位數(shù)CN為6；每個Ba2+周圍有十二個與之等距離的O2?，因此Ba2+的配位數(shù)為12。

MLCC用鈦酸鋇須達到電子級，要求純度高。特別是在高容MLCC對于鈦酸鋇的純度、粒徑、粒度和形貌有著極為嚴格的要求。

鈦酸鋇制備難點——合成方法

鈦酸鋇主要合成方法簡介

1、固相合成法

鈦酸鋇的主要原料為碳酸鋇和二氧化鈦。固相法是鈦酸鋇粉體的傳統(tǒng)制備方法，典型的工藝是將等量碳酸鋇和二氧化鈦混合，在1500℃溫度下反應24h，反應式為：BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2↑ 。

該法工藝簡單，設備可靠。但由于是在高溫下完成固相間的擴散傳質，由于陶瓷粉體的特有性質，其所得BaTiO3粉體粒徑比較大(微米級) ，必須再次進行球磨。高溫煅燒能耗較大，化學成分不均勻，影響燒結陶瓷的性能，團聚現(xiàn)象嚴重，較難得到純 BaTiO3晶相，粉體純度低，原料成本較高。一般只用于制作技術性能要求較低的產品。

2、草酸鹽共沉淀法

將精制的 TiCl4 和 BaCl2 的水溶液混合， 在一定條件下以一定速度滴加到草酸溶液中，同時加入表面活性劑，不斷攪拌即得到 BaTiO3 的前驅體草酸氧鈦鋇沉淀BaTiO(C2O4) 4· 4H2O(BTO) 。該沉淀物經陳化、過濾、洗滌、干燥和煅燒，可得到化學計量的燒結良好的 BaTiO3 微粒：

TiCl4+BaCl2+2H2C2O4+4H2O→BaTiO(C2O4) 2· 4H2O↓ +6HCl，

BaTiO(C2O4)2·4H2O→BaTiO3+4H2O+2CO2↑ +2CO↑。

該法工藝簡單，但容易引入雜質，產品純度偏低，粒度目前只能達到 100nm 左右，前驅體BTO煅燒溫度較低，產物易摻雜，難控制前驅體 BTO 中 Ba/Ti 的物質的量比；微粒團聚較嚴重，反應過程中需要不斷調節(jié)體系pH值。盡管有不同的改進方法， 但仍難于實現(xiàn)工業(yè)化生產。

3、醇鹽水解法

一般以Ba和Ti的醇鹽為原料。將兩種醇鹽按化學計量溶解在醇中，或用鋇鈦雙金屬醇鹽溶解在醇中。然后在一定條件下水解，最后將水解產物經過熱處理制得BaTiO3粉體。該法制得的粉體純度高、分散性好、燒結活性好、粒度小，并且在制成溶液中一步加入摻雜劑，如鑭、釹、鈧、鈮等元素，從而獲得原子尺寸混合摻雜。該方法可以制備多組分鈦酸鋇基陶瓷粉體。但醇鹽價格高，且容易吸潮水解，不適合大規(guī)模生產。

4、水熱合成法

水熱合成法是在密封高壓釜中，以水為溶劑在一定的溫度和蒸汽壓力下，使原始混合物進行反應的合成方法。近年來用水熱法制備高質量納米小尺寸BaTiO3微粒受到了廣泛關注，已成為制備高端鈦酸鋇的首選合成法。如通過高活性水合氧化鈦與氫氧化鋇水溶液反應，其反應溫度和壓力大大降低，水熱法可在較低溫度下直接從溶液中獲得晶粒發(fā)育完好的粉體，且粒度小，化學成分均勻，純度高，團聚較少。該法原料價格低，Ba/Ti 物質的量比可準確地等于化學計量比，粉體具有高的燒結活性。但該法存在需要較高壓力，氯鹽易引起腐蝕，采用活性鈦源時要控制活性鈦源前驅體的水解速率，避免 Ti-OH 基團快速自身凝聚和Ba缺位等問題。

2019年全球MLCC陶瓷粉市場份額占比

目前世界上掌握水熱法合成鈦酸鋇量產的企業(yè)很少。日本堺化學優(yōu)先將該法進行量產，其市場占有率位居世界，國內龍頭企業(yè)山東國瓷（300285）已掌握該方法并能實現(xiàn)量產。根據(jù)筆者的了解，國內還有其他少數(shù)企業(yè)也掌握水熱法生產MLCC用鈦酸鋇。

高、低容MLCC成本構成

鈦酸鋇作為MLCC的“基石”，其用途十分廣泛。在MLCC成本占比中，其陶瓷材料占比十分之高，在高容等產品上，其占比甚至達到45%之多。

目前國內MLCC企業(yè)的大量擴產，使得對鈦酸鋇的需求量激增。近年來已有大批高校、研究機構、企業(yè)等看好MLCC市場增量前景，紛紛加快布局不同規(guī)格鈦酸鋇的研究與生產。國內生產制備MLCC用鈦酸鋇的企業(yè)有山東國瓷功能材料、安徽中創(chuàng)電子、上海典揚實業(yè)、福建貝思科電子、廈門松元電子、廣西立之億等。

同時，作為重要的基礎材料，鈦酸鋇需要與電極漿料進行共燒，兩者材料之間在收縮性、共燒性能等方面需要極高的匹配性，因此原材料企業(yè)需要與MLCC生產企業(yè)進行高度的配合，才能更快的將鈦酸鋇導入量產環(huán)節(jié)。

為了進一步加強交流，艾邦建有MLCC產業(yè)交流群，誠邀MLCC研發(fā)、生產、設備、材料等相關企業(yè)和機構參與。目前群友包括：清華大學、國防科大、電子科大、上海硅酸鹽研究所、村田、三星、京瓷、太陽誘電 、國巨 、風華高科、宇陽科技、三環(huán)集團、火炬電子、微容電子、山東國瓷、鴻遠電子、畢克化學、杜邦、日本油脂、宏明電子、中電45所、振華科技等加入。