一種耐高功率型無鉛環(huán)保陶瓷介質(zhì)材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種耐高功率型無鉛環(huán)保陶瓷介質(zhì)材料,包括主晶相、副料、改性添加劑、燒結(jié)助熔劑組成，所述的主晶相結(jié)構(gòu)式是BaTiO3，所述的副料是SrTiO3；所述的改性添加劑是MnCO3、TiO2、CaCO3、ZrO2、Nd2O3、Nb2O5中的一種或幾種；所述的燒結(jié)助熔劑是Bi2O3、ZnO、MgO、SiO2中的一種或幾種；按摩爾份計，所述主晶相50～65mol％、副料30～45mol％，改性添加劑2～10mol％、燒結(jié)助熔劑2.5～20mol％。該陶瓷介質(zhì)材料符合N4700特性,且材料具有介電常數(shù)高、頻率—介質(zhì)損耗特性好、耐電強(qiáng)度高、粒度分布均勻、成型工藝好、符合環(huán)保要求。
【專利說明】一種耐高功率型無鉛環(huán)保陶瓷介質(zhì)材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及陶瓷介質(zhì)材料，尤其涉及一種符合N4700特性瓷料，且該 材料耐頻率性良好，隨著使用頻率的升高，其介質(zhì)損耗增加較小，耐電強(qiáng)度高。
【背景技術(shù)】
[0002] 在材料應(yīng)用領(lǐng)域，電子陶瓷材料已被廣泛應(yīng)用于多層片式陶瓷電容器（MLCC)、電 阻器、電感器、微波器、集成電路基板、光電子器件、LC、RC、L-C-R復(fù)合元件、傳感器等各種 電子元器件中。但是國內(nèi)電力行業(yè)中高壓輸電、配電線傳輸通信、負(fù)載關(guān)閉器、遮斷器、驗電 器等應(yīng)用，以及X光機(jī)等醫(yī)療設(shè)備電源和各種激光器、脈沖電路中應(yīng)用的特高壓陶瓷電容 器在國內(nèi)仍屬空白，只能依賴進(jìn)口。其主要原因在于目前普遍使用的陶瓷電容器粉料的頻 率一介質(zhì)損耗特性不能滿足上述使用要求，在使用中易發(fā)生熱擊穿失效。本發(fā)明所述的陶 瓷材料明顯改善了現(xiàn)有陶瓷電容器粉料的頻率一介質(zhì)損耗特性，在提高產(chǎn)品介電常數(shù)K值 的同時減小產(chǎn)品在中、高頻段的介質(zhì)損耗，有效避免了制備電容器后在實(shí)際使用中發(fā)生的 產(chǎn)品積熱導(dǎo)致的熱擊穿失效。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種符合N4700瓷介特性、環(huán)保型、高介電常 數(shù)、頻率一介質(zhì)損耗特性優(yōu)良、耐高功率的陶瓷介質(zhì)材料。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0005] -種耐高功率型無鉛環(huán)保陶瓷介質(zhì)材料，包括主晶相、副料、改性添加劑及燒結(jié) 助熔劑，所述的主晶相結(jié)構(gòu)式為BaTi0 3，所述的副料為SrTi03，所述的改性添加劑為Bi203、 MnC03、Ti02、CaC03、Zr02、Nd 203、Nb205 中的一種或幾種；所述的燒結(jié)助熔劑為 ZnO、MgO、Si02 中的一種或幾種；按摩爾份計，所述主晶相50?65mol%、副料30?45mol%、改性添加劑 2?lOmol%、燒結(jié)助熔劑2. 5?lOmol%。
[0006] 所述的主晶相由BaC03、Ti02按摩爾比1 : (1?1. 05)的比例球磨混合均勻，在 1200?1300°C煅燒2?4小時后獲得。
[0007] 所述的副料SrTi03由SrC03、Ti02按摩爾比1 :1的比例球磨混合均勻后，在1150? 1250°C煅燒2?4小時后獲得。
[0008] 所述的改性添加劑在陶瓷介質(zhì)材料中的組成以摩爾份計Bi2030. 5?3. Omol%、 MnC030. 1 ?0· 3%、Ti020. 1 ?3. 0%、CaC030. 1 ?2. 0%、Zr020 . 05 ?3. 0%、Nd2030. 05 ? 2. 0%、Nb2050. 05 ?2. 0%。
[0009] 所述的燒結(jié)助烙劑在陶瓷介質(zhì)材料中的組成以摩爾份計ZnOl. 0?5. Omol%、 Mg00. 5 ?4. Omol %、Si020 . 5 ?5. Omol %。
[0010] 使用上述陶瓷介質(zhì)材料進(jìn)行干壓成型，控制成型密度在3. 85±0. 02g/cm3,成生坯 電容器芯片，然后在1250?1350°C溫度燒結(jié)電容器芯片2. 5?5小時，再在芯片的兩端采 用化學(xué)沉積法鍍Cu電極，經(jīng)過引線焊接、環(huán)氧樹脂包封、樹脂硬化、打印標(biāo)識、電性能測試 等工序形成片式陶瓷電容器。
[0011] 與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0012] 本發(fā)明主晶相選擇具有良好的介電常數(shù)，較低的介質(zhì)損耗角正切值。副料的加入， 能夠使材料的介電常數(shù)保持在1800左右，并且很好的調(diào)節(jié)介電常數(shù)的溫度變化率，使介 電-溫度特性近乎線性；改性添加劑的加入，能夠使材料保持高的介電常數(shù)（ε r)，同時可 以調(diào)整本發(fā)明材料的介電常數(shù)溫度系數(shù)（α ε )，同時改善材料的介質(zhì)損耗--頻率特性， 使其在高頻使用時介質(zhì)損耗較小，滿足用戶高頻率、高介電常數(shù)、小損耗、小體積使用要求； 其中某些氧化物的加入還能抑制瓷體晶粒的異常生長，使晶粒生長均勻，這對提高介質(zhì)材 料的耐壓強(qiáng)度起到很好的作用，并最終使本發(fā)明獲得的陶瓷電容器具有高可靠性。
[0013] 燒結(jié)助熔劑的一個主要作用是降低本發(fā)明陶瓷材料的燒結(jié)溫度，使材料能在小于 1350°C的溫度下進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)后的陶瓷體晶粒生長均勻，具有高致密度，進(jìn)一步保證了制 成的陶瓷電容器具有高可靠性。
[0014] 本發(fā)明不含鉛Pb、汞Hg、鎘Cd、鉻Cr等有害元素，介電常數(shù)高、小損耗、介質(zhì)損 耗--頻率特性好等特性，瓷料達(dá)國際先進(jìn)水平。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步詳述：
[0016] 一種耐高功率型無鉛環(huán)保陶瓷介質(zhì)材料，包括主晶相BaTi03、副料SrTi0 3、改性添 加劑為 Bi203、MnC03、Ti02、CaC0 3、Zr02、Nd203、Nb20 5 中的一種或幾種，燒結(jié)助熔劑為 Zn0、Mg0、 Si02中的一種或幾種；按摩爾份計，所述主晶相50?65Π 1011%、副料30?45Π 1011%，改性添 加劑2?lOmol%、燒結(jié)助熔劑2. 5?lOmol%。
[0017] 上述陶瓷介質(zhì)材料的制備方法：
[0018] 主料BaTi03制備：將純度為99. 0%以上的原材料BaC03和Ti02按摩爾比1 : (1? 1. 05)的比例球磨混合均勻，在1200?1300°C煅燒2?4小時。
[0019] 副料SrTi03制備：將純度為99. 0%以上的原材料SrC03和Ti02按摩爾比1 :1的 比例球磨混合均勻后，在1150?1250°C煅燒2?4小時。
[0020] 陶瓷介質(zhì)材料制備：將主料、副料、改性添加劑和燒結(jié)助熔劑按摩爾比進(jìn)行配料， 經(jīng)過砂磨機(jī)混料研磨使整體粒度達(dá)到5μπι以下，向其中添加3%聚乙烯醇溶液后混均，進(jìn) 行造粒，形成粒度均勻、分布良好的干壓成型粉料。
[0021] 實(shí)施例1?5號材料配方見表1
[0022] 表1 :主晶相、改性添加劑、燒結(jié)助熔劑配方組成
[0023]
【權(quán)利要求】
1. 一種耐高功率型無鉛環(huán)保陶瓷介質(zhì)材料，其特征在于，包括主晶相、副料、改性添加 劑及燒結(jié)助熔劑，所述的主晶相結(jié)構(gòu)式為BaTi0 3，所述的副料為SrTi03，所述的改性添加劑 為Bi203、MnC0 3、Ti02、CaC03、Zr02、Nd20 3、Nb205中的一種或幾種；所述的燒結(jié)助熔劑為ZnO、 MgO、Si02中的一種或幾種。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高功率型無鉛環(huán)保陶瓷介質(zhì)材料，其特征在于，按摩 爾份計，所述主晶相50?65mol %、副料30?45mol %、改性添加劑2?lOmol %、燒結(jié)助烙 劑 2. 5 ?lOmol%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高功率型無鉛環(huán)保陶瓷介質(zhì)材料，其特征在于，所述 的主晶相由BaC03、Ti02按摩爾比1 :1?1. 05的比例球磨混合均勻，在1200?1300°C煅 燒2?4小時后獲得。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高功率型無鉛環(huán)保陶瓷介質(zhì)材料，其特征在于，所述 的副料SrTi03由SrC0 3、Ti02按摩爾比1 :1的比例球磨混合均勻后，在1150?1250°C煅燒 2?4小時后獲得。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高功率型無鉛環(huán)保陶瓷介質(zhì)材料，其特征在于，所 述的改性添加劑在陶瓷介質(zhì)材料中的組成以摩爾份計Bi 2030. 5?3. Omol%、MnC030. 1? 0· 3 %、Ti020. 1 ?3. 0 %、CaC030. 1 ?2. 0 %、Zr020 . 05 ?3. 0 %、Nd2030. 05 ?2. 0 %、 Nb2050. 05 ?2. 0%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高功率型無鉛環(huán)保陶瓷介質(zhì)材料，其特征在于， 所述的燒結(jié)助烙劑在陶瓷介質(zhì)材料中的組成以摩爾份計ZnOl. 0?5. Omol%、MgOO. 5? 4. Omol %、Si020. 5 ?5. Omol %。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高功率型無鉛環(huán)保陶瓷介質(zhì)材料，其特征在于，上述 陶瓷介質(zhì)材料制備電容器時，燒結(jié)溫度是1250?1350°C，燒結(jié)時間為2. 5?5小時。
【文檔編號】C04B35/468GK104193328SQ201410445889
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】于金龍, 范垂旭, 史寶林 申請人:鞍山奇發(fā)電子陶瓷科技有限公司