热喷涂钛酸钡粉 压电涂层 绝缘涂层

热喷涂钛酸钡（BaTiO₃）涂层是一种兼具功能特性与结构优势的先进陶瓷涂层，广泛适用于高介电环境。

‌核心性能特征‌

• ‌力学性能‌：
  采用等离子热喷涂工艺制备的钛酸钡涂层，其显微硬度可达 ‌550 HV‌，结合强度高于 ‌40 MPa‌，孔隙率可低至 ‌2%‌，表明其具备良好的致密性与基体附着力，满足基本工程服役需求。
• ‌电学与铁电性能‌：
  • 原始喷涂态涂层主要为‌非晶相‌，介电常数较低（约85）；
  • 经 ‌1200℃ 热处理‌后，涂层结晶为四方相 BaTiO₃，介电常数显著提升至 ‌270‌，恢复部分铁电性；
  • 压电常数（d₃₃）因喷涂高温导致晶格畸变与氧空位缺陷，‌低于块体陶瓷‌（350–380 pC/N），未达商用压电陶瓷水平；
  • 介电损耗（tanδ）在热处理后可控制在合理范围，但高于新型弛豫铁电材料（如 Bi₆Ti₅WO₂₂，tanδ ~ 10⁻³）。
• ‌相结构与工艺敏感性‌：
  • 喷涂过程中易生成副产物如 ‌BaTi₂O₅‌，影响铁电性能；
  • 等离子功率、送粉速率、喷涂距离等参数直接影响熔融颗粒的飞行状态与冷却速率，进而控制晶粒尺寸与相组成；
  • 氧气气氛控制不当会加剧钛元素挥发，导致非化学计量比，降低介电性能。

‌应用场景与局限性‌

• ‌适用领域‌：
  • 微电子器件中的‌高介电绝缘层‌（如MLCC基板辅助层）；
  • 传感器基底材料，用于‌电容式压力/位移传感‌；
  • 作为‌无铅铁电材料‌研究体系，探索替代PZT的环保路径。

‌微观结构与表征‌

热喷涂钛酸钡涂层呈现典型的‌层状结构‌，基体与涂层间为机械结合，内部存在少量微裂纹与未熔颗粒。SEM图像显示其表面平整、孔隙率低，断面清晰可见分层沉积特征。XRD分析证实热处理前后物相由非晶向四方相BaTiO₃转变。