一種線性高壓低損耗電容器陶瓷材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及功能陶瓷材料技術領域，特別涉及一種線性高壓低損耗電容器陶瓷材 料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著彩電、網絡系統、移動通信、全球衛星定位系統、航空航天、航海、軍事 雷達等現代技術的飛速發展和日益普及，對高性能介電陶瓷元器件有著極大的需求，同時， 也對介質陶瓷類元器件在高擊穿強度、高溫度穩定性、高容量、高可靠性、微型化、片式化等 特性方面提出了更高的要求。具有線性容溫變化率的耐高壓低損耗電容器陶瓷材料可用于 I類和II類MLCC應用，尤其很潛在應用于交流電容器、溫度補償電容器、脈沖功率電容器等 重點、難點開發的電容器。這類電容器是上述現代技術系統中不可缺少的電子元件，應用在 諧振、耦合、跨接及旁路電路中，是陶瓷電容器中技術難度最大、性能要求最嚴的電容器。因 此開發具有線性容溫變化率的高壓低損耗電容器陶瓷材料，其科技效益和社會經濟效益具 有廣大前景。
[0003] 目前，用于生產介電陶瓷電容器的材料都含有一定量的鉛，這不僅在電容器制備、 使用、報廢過程中對人體健康和環境有極大危害，而且對電容器的性能穩定性有一定的不 良影響。如公開號為CN 101226827 B的發明專利公開的超高介電常數多層陶瓷電容器介 質及其制備方法，其陶瓷電容器介質各組分的重量百分比含量為：按BaTiO 3重量百分比含 量為 100%計，外加 3%?4% Nb205、0. 3%?0· 5% MgC03、0. 1%?0· 2% 的 MnC03、18%? 22%六820、10%?13%的玻璃粉、0.2%?0.7%稀土氧化物￥ 203、6(1203、!1〇20 3中的其中一 種。所制得的電容器陶瓷，介電常數可達上萬，介質損耗1. 1%?1. 5%，但該專利的玻璃粉 含有20 %?30% Pb3O4，且耐壓強度低，介電損耗高。
[0004] 有些陶瓷電容器介質雖然不含鉛，在制備、使用、報廢過程中危害較小，但是其要 么燒結溫度過高，要么耐壓強度不夠，或者不能得到綜合性能相對優良的陶瓷電容器。如公 開號為CN 102910901 B的發明專利公開的一種具有線性容溫變化率的溫度補償型電容器 及其制備方法，其陶瓷電容器介質各組分的重量百分比含量為：以100重量份BaTiO 3為基 材，添加如下成分45 ?12. 5wt% 的 NiNb206、5 ?20wt% 的 Zr02、0 ?0· 2wt% 的 MnC03、 0· 025?0· 2mol %的稀土氧化物、3?10wt% Zn-B-Ba-Si玻璃。該專利所得的陶瓷電容器 要么容溫變化率過大，要么介電常數過小，不具備相對綜合性能優良的特性。
[0005] 又如公開號為CN 102627456 B的發明專利公開的一種低損耗高壓陶瓷電容器 介質，其陶瓷電容器介質各組分的重量百分比含量為：BaTi0354?91%、MgTiO 3I?4%、 BaZr034 ?20%、SrZr033 ?12%、CeO2O. 03 ?1. 0%、ZnO 0· 1 ?1. 5%、CaTiSiO5O. 5 ? 7.5%。該專利燒結溫度為1330°C?1350°C，燒結溫度過高，制成MLCC時不能與內電極 Pd30/Ag70匹配，制作成本高；該專利制成陶瓷電容器的介電常數可達2500?3700,但其所 提及的容溫變化率范圍僅在-30°C?+85°C，不能滿足要求更高工作溫度電子設備，不具備 實際應用意義。
[0006] 綜上，制備一種中溫燒結、不含有害組分、有綜合優良性能且具有線性容溫變化率 的高耐壓強度低損耗電容器陶瓷材料具有重要的實際應用價值、科技價值、環保價值，發展 前景十分廣闊。
【發明內容】
[0007] 本發明的主要目的是克服現有技術的缺點，提供一種環保、具有線性容溫變化率、 高耐壓強度、低介質損耗，且具有重大的實用價值、科技價值及市場價值的線性高壓低損耗 電容器陶瓷材料及其制備方法。
[0008] 本發明采用如下技術方案：
[0009] 一種線性高壓低損耗電容器陶瓷材料，由以下重量份的原料組分制備而成：1〇〇 份的 BaTi03、5 ?18 份的 ZnNb2O6U. 5 ?6 份的 Re203、0. 05 ?0· 25 份的 MnC03& 0· 5 ?3 份的BaB2O4，其中Re2O3為稀土氧化物的一種或幾種的組合。
[0010] 一種線性高壓低損耗電容器陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟：
[0011] ①以ZnO、Nb2O5為原料，進行配料、球磨、干燥、破碎、過40目標準篩網，然后在 850?1050°C條件下煅燒2?6h合成ZnNb 2O6;
[0012] ②以H3B03、Ba(0H)2 · 8H20為原料，進行配料、球磨、干燥、破碎、過40目標準篩網， 然后在500?700°C條件下煅燒2?6h合成BaB 2O4;
[0013] ③以100重量份的BaTiO3S主基料，添加5?18重量份的步驟①合成的ZnNb 206、 1. 5?6重量份的Re203、0. 05?0. 25重量份的此0)3及0. 5?3重量份的步驟②合成的 BaB2O4進行配料，其中Re2O3為稀土氧化物的一種或幾種的組合，然后以水為分散介質，球 磨、干燥、破碎并造粒；
[0014] ④將造粒后的粉料壓制成圓片生坯，然后在空氣氣氛中升溫至1100?1200°C，并 保溫燒結1?4h，即制得具有線性容溫變化率的高壓低損耗電容器陶瓷材料。
[0015] 優選地，所述步驟③中球磨工藝采用2?5mm的氧化錯球作磨介，研磨2?10h， 然后烘干、過80目標準篩網，再加入3?8重量份的石蠟做粘結劑共同烘焙造粒，并再次過 80目標準篩網。
[0016] 優選地，所述步驟④中造粒后的粉料在5?IOMpa條件下壓制成圓片生坯。
[0017] -種基于線性高壓低損耗電容器陶瓷材料制備陶瓷電容器的方法，在制得的具有 線性容溫變化率的高壓低損耗電容器陶瓷材料兩側燒制銀電極，制成圓片電容器，并檢測 各項電性能。
[0018] 由上述對本發明的描述可知，與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：
[0019] 第一，本發明的電容器陶瓷材料是中溫燒結的鈦酸鋇基電容器陶瓷，制成MLCC的 燒結溫度能與內電極Ag30/Pd70匹配，從而大大降低電容器的制造成本，且不含Pb等有害 組分，對環境無污染；