本发明涉及电子材料领域，具体涉及一种陶瓷介电材料及其制备方法。
背景技术：
：介电材料（dielectricmaterial）又称电介质，是可用于控制存储电荷及电能的电的绝缘材料，在现代电子及电力系统中具有重要的战略地位。介电材料主要包括电容器介电材料和微波介电材料两大体系。其中用作电容器介质的介电材料，要求材料的电阻率高，介电常量大，在整个介电材料中占有很大比重。介电材料也可分为有机和无机两大类，种类繁多。人们对介电材料的研究最初是从无机压电陶瓷材料开始的，无机压电陶瓷材料具有高介电常数和高热电稳定性，已经被人们广泛的应用于电子器件或电子产品中。但随着信息和微电子工业的飞速发展，电子产业在向着半导体器件的微型化、集成化、智能化、高频化和平面化的转变，电子领域对电子器件的高性能化、微型化、稳定化和多状态转变的需求更加迫切。同样，在介电材料领域，越来越多的电子元件（如介质基板、介质天线、嵌入式薄膜电容等）对介电材料介电性能的要求进一步提升，因此，研发更高性能、更稳定的新型介电陶瓷成为热点。技术实现要素：本发明的目的在于克服现今陶瓷介电材料存在的击穿电压低、介电常数小的缺陷，提供一种陶瓷介电材料及其制备方法；本发明在通过对0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3颗粒进行化学包覆-共烧结处理，形成具有双层结构的MgO-（0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3）颗粒，该颗粒内外层产生的感应电场互相影响、抵消，其介电常数显著增加，击穿电压增大，从而使该陶瓷介电材料适用范围更大，应用更广泛，为电子器件的微型化提供材料保障。为了实现上述发明目的，本发明提供了一种陶瓷介电材料的制备方法，包括以下步骤：1、前驱体制备：根据化学计量比将BaTiO3、Bi2O3、Na2CO3、TiO2进行混合球磨后，在750-800℃的温度下进行预烧结，冷却，球磨粉碎后得到0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3的前驱体颗粒；2、液相化学包覆：将0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3的前驱体颗粒均匀分散在丙三醇溶液中形成混合悬浮液，在混合悬浮液中加入氯化镁溶液和氢氧化钠溶液，反应包覆完成后，过滤，烘干得包覆有氢氧化镁的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3前驱体颗粒；3、共烧结：将包覆有氢氧化镁的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3前驱体颗粒在350-450℃的温度下烧结30-60min后，升温至900-1000℃，烧结2-10h，冷却得到高击穿电压陶瓷介电材料。一种陶瓷介电材料的制备方法，先利用在预烧结条件下，形成的密度小，强度低的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3颗粒，通过球磨粉碎形成均匀粒径的颗粒；再利用液相化学包覆的方法将氢氧化镁沉淀包覆在颗粒表面；最后通过控制烧结的温度，先将氢氧化镁分解，再与0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3颗粒共烧结形成具有双层结构的Mg-0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3颗粒，由该颗粒组成的陶瓷介电材料不仅具有更高的介电常数，还具有更高的击穿电压；本发明方法简单、稳定、可靠，适合该陶瓷介电材料的大规模、工业化生产。上述一种陶瓷介电材料的制备方法，其中步骤1所述的预烧结能形成密度较小、强度较低的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3颗粒，有利于粉碎，得到粒径均匀的颗粒；优选的，所述预烧结时间为10-20h，预烧结时间过长，能源消耗大，密度增加，强度增加，不利于后期的进一步处理，预烧结时间过短，反应时间不足，0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3结构缺陷大；最优选的，所述预烧结时间为12-15h。其中，优选的，所述的预烧结温度为785℃；该温度条件下，烧结得到的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3强度最佳，性能最稳定。上述一种陶瓷介电材料的制备方法，其中，优选的，步骤1所述的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3的前驱体颗粒粒径在2-3μm。上述一种陶瓷介电材料的制备方法，其中，优选的，步骤2所述的氯化镁溶液浓度为0.01-0.5mol/L；浓度过大，反应速度过快，颗粒表面沉积的氢氧化镁厚度不均匀，影响材料的电化学性能。其中，优选的，所述氯化镁溶液中Mg与0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3的物质的量之比为1-3︰5；Mg的用量与颗粒表面覆盖的氢氧化镁的厚度有关，厚度越大，击穿电压越大，但介电常数迅速下降；最优选的，所述氯化镁溶液中Mg与0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3的物质的量之比为2︰5。上述一种陶瓷介电材料的制备方法，其中，优选的，步骤2所述的氢氧化钠溶液液浓度为0.01-0.5mol/L；浓度过大，反应速度过快，颗粒表面沉积的氢氧化镁厚度不均匀，影响材料的电化学性能；优选的，所述氯化镁与氢氧化钠的物质的量之比为1︰1。上述一种陶瓷介电材料的制备方法，其中，优选的，步骤2中所述的反应包覆时间为1-3h；反应时间太短，包覆不完全，厚度不均匀，反应时间过长，微粒团聚，不利于后期的烧结。上述一种陶瓷介电材料的制备方法，其中，优选的，步骤3中将包覆有氢氧化镁的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3前驱体颗粒在400℃的温度下烧结40min后，升温至950℃，烧结5h，冷却得到电压陶瓷介电材料；采用该条件得到的介电材料介电常数高，击穿电压大。为了实现上述发明目的，进一步的，本发明提供了一种陶瓷介电材料，该材料是通过上述制备方法制备得到的，该材料具有介电常数高，击穿电压大的优点，该陶瓷介电材料适用范围更大，应用更广泛，为电子器件的微型化提供材料保障。与现有技术相比，本发明的有益效果：1、本发明方法通过对烧结温度和制备过程的控制，通过液相化学包覆和再烧结形成了双层结构的Mg-（0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3）颗粒，颗粒内外层产生的感应电场互相影响、抵消，其介电常数显著增加。2、本发明方法制备得到的陶瓷介电材料具有高介电常数、高击穿电压的优点，其适用范围更大，应用更广泛，为电子器件的微型化提供材料保障。3、本发明方法简单、稳定、可靠，适合陶瓷介电材料的大规模、工业化生产。具体实施方式下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本
发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。实施例11、前驱体制备：根据化学计量比将BaTiO3、Bi2O3、Na2CO3、TiO2进行混合球磨后，在780℃的温度下进行预烧结15h，冷却，球磨粉碎后得到0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3的前驱体颗粒；2、液相化学包覆：将0.01mol的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3的前驱体颗粒均匀分散在500ml丙三醇溶液中形成混合悬浮液，在混合悬浮液中加入400ml、0.01mol/L氯化镁溶液和400ml、0.01mol/L氢氧化钠溶液，反应包覆完成2h后，过滤，烘干得包覆有氢氧化镁的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3前驱体颗粒；3、共烧结：将包覆有氢氧化镁的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3前驱体颗粒在400℃的温度下烧结40min后，升温至950℃，烧结5h，冷却得到陶瓷介电材料。实施例21、前驱体制备：根据化学计量比将BaTiO3、Bi2O3、Na2CO3、TiO2进行混合球磨后，在750℃的温度下进行预烧结12h，冷却，球磨粉碎后得到0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3的前驱体颗粒；2、液相化学包覆：将0.01mol的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3的前驱体颗粒均匀分散在500ml丙三醇溶液中形成混合悬浮液，在混合悬浮液中加入400ml、0.01mol/L氯化镁溶液和400ml、0.01mol/L氢氧化钠溶液，反应包覆完成1.5h后，过滤，烘干得包覆有氢氧化镁的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3前驱体颗粒；3、共烧结：将包覆有氢氧化镁的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3前驱体颗粒在350℃的温度下烧结30min后，升温至1000℃，烧结2h，冷却得到陶瓷介电材料。实施例31、前驱体制备：根据化学计量比将BaTiO3、Bi2O3、Na2CO3、TiO2进行混合球磨后，在800℃的温度下进行预烧结10h，冷却，球磨粉碎后得到0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3的前驱体颗粒；2、液相化学包覆：将0.01mol的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3的前驱体颗粒均匀分散在500ml丙三醇溶液中形成混合悬浮液，在混合悬浮液中加入200ml、0.01mol/L氯化镁溶液和200ml、0.01mol/L氢氧化钠溶液，反应包覆完成3h后，过滤，烘干得包覆有氢氧化镁的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3前驱体颗粒；3、共烧结：将包覆有氢氧化镁的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3前驱体颗粒在450℃的温度下烧结30min后，升温至900℃，烧结10h，冷却得到陶瓷介电材料。实施例41、前驱体制备：根据化学计量比将BaTiO3、Bi2O3、Na2CO3、TiO2进行混合球磨后，在750℃的温度下进行预烧结10h，冷却，球磨粉碎后得到0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3的前驱体颗粒；2、液相化学包覆：将0.01mol的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3的前驱体颗粒均匀分散在500ml丙三醇溶液中形成混合悬浮液，在混合悬浮液中加入12ml、0.5mol/L氯化镁溶液和12ml、0.5mol/L氢氧化钠溶液，反应包覆完成1h后，过滤，烘干得包覆有氢氧化镁的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3前驱体颗粒；3、共烧结：将包覆有氢氧化镁的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3前驱体颗粒在400℃的温度下烧结50min后，升温至980℃，烧结3h，冷却得到陶瓷介电材料。对比例11、前驱体制备：根据化学计量比将BaTiO3、Bi2O3、Na2CO3、TiO2进行混合球磨后，在780℃的温度下进行预烧结15h，冷却，球磨粉碎后得到0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3的前驱体颗粒；2、烧结：将0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3前驱体颗粒在400℃的温度下烧结40min后，升温至950℃，烧结5h，冷却得到陶瓷介电材料。对比例21、前驱体制备：根据化学计量比将BaTiO3、Bi2O3、Na2CO3、TiO2进行混合球磨后，在700℃的温度下进行预烧结15h，冷却，球磨粉碎后得到0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3的前驱体颗粒；2、液相化学包覆：将0.01mol的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3的前驱体颗粒均匀分散在500ml丙三醇溶液中形成混合悬浮液，在混合悬浮液中加入400ml、0.01mol/L氯化镁溶液和400ml、0.01mol/L氢氧化钠溶液，反应包覆完成2h后，过滤，烘干得包覆有氢氧化镁的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3前驱体颗粒；3、共烧结：将包覆有氢氧化镁的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3前驱体颗粒在400℃的温度下烧结40min后，升温至950℃，烧结5h，冷却陶瓷介电材料。对比例31、前驱体制备：根据化学计量比将BaTiO3、Bi2O3、Na2CO3、TiO2进行混合球磨后，在780℃的温度下进行预烧结15h，冷却，球磨粉碎后得到0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3的前驱体颗粒；2、液相化学包覆：将0.01mol的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3的前驱体颗粒均匀分散在500ml丙三醇溶液中形成混合悬浮液，在混合悬浮液中加入400ml、0.01mol/L氯化镁溶液和400ml、0.01mol/L氢氧化钠溶液，反应包覆完成2h后，过滤，烘干得包覆有氢氧化镁的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3前驱体颗粒；3、共烧结：将包覆有氢氧化镁的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3前驱体颗粒在950℃的温度下烧结40min后，降温至400℃，烧结5h，冷却得到陶瓷介电材料。实验组市售0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3陶瓷介电材料。将上述实施例1-4和对比例1-3中所制备得到的陶瓷介电材料和实验组的介电材料进行性能检测（25℃，50KHz），记录实验结果，记录数据如下：编号介电常数击穿电压（KV/mm）介电损耗（%）实施例1189011.70.5实施例2192011.40.5实施例3186011.20.5实施例4188010.80.5对比例114806.20.3对比例210406.60.4对比例312608.30.5实验组15005.50.3对上述实验数据分析可知，实施例1-4中采用本发明技术方案制备得到的陶瓷介电材料与现有的0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3陶瓷介电材料相比，介电常数显著增加，击穿电压显著增大，但介电损耗同样增大；同时，对比所有实施例1-4和对比例1-3可知，陶瓷介电材料的制备过程中，前驱体的制备温度和最后的烧结时不同温度的烧结顺序均对介电材料的击穿电压、介电常数和介电损耗都有显著影响；对比例1中未进行包覆处理，得到的陶瓷介电材料性能与现有陶瓷介电材料相差不大；对比例2中，预烧结温度过低，未得到0.9BaTiO3-0.1Na0.5Bi0.5TiO3颗粒，后期的与氢氧化镁共烧结得到的陶瓷颗粒与本发明不一样，电化学性能相差很大；对比例3中共烧结时前后温度与实验方案不一样，在烧结过程中反应也不一样，同样得到的陶瓷材料电化学性能差别较大。当前第1页1 2 3