一种线性高压低损耗电容器陶瓷材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及功能陶瓷材料技术领域，特别涉及一种线性高压低损耗电容器陶瓷材 料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着彩电、网络系统、移动通信、全球卫星定位系统、航空航天、航海、军事 雷达等现代技术的飞速发展和日益普及，对高性能介电陶瓷元器件有着极大的需求，同时， 也对介质陶瓷类元器件在高击穿强度、高温度稳定性、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。具有线性容温变化率的耐高压低损耗电容器陶瓷材料可用于 I类和II类MLCC应用，尤其很潜在应用于交流电容器、温度补偿电容器、脉冲功率电容器等 重点、难点开发的电容器。这类电容器是上述现代技术系统中不可缺少的电子元件，应用在 谐振、耦合、跨接及旁路电路中，是陶瓷电容器中技术难度最大、性能要求最严的电容器。因 此开发具有线性容温变化率的高压低损耗电容器陶瓷材料，其科技效益和社会经济效益具 有广大前景。
[0003] 目前，用于生产介电陶瓷电容器的材料都含有一定量的铅，这不仅在电容器制备、 使用、报废过程中对人体健康和环境有极大危害，而且对电容器的性能稳定性有一定的不 良影响。如公开号为CN 101226827 B的发明专利公开的超高介电常数多层陶瓷电容器介 质及其制备方法，其陶瓷电容器介质各组分的重量百分比含量为：按BaTiO 3重量百分比含 量为 100%计，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 种。所制得的电容器陶瓷，介电常数可达上万，介质损耗1. 1%?1. 5%，但该专利的玻璃粉 含有20 %?30% Pb3O4，且耐压强度低，介电损耗高。
[0004] 有些陶瓷电容器介质虽然不含铅，在制备、使用、报废过程中危害较小，但是其要 么烧结温度过高，要么耐压强度不够，或者不能得到综合性能相对优良的陶瓷电容器。如公 开号为CN 102910901 B的发明专利公开的一种具有线性容温变化率的温度补偿型电容器 及其制备方法，其陶瓷电容器介质各组分的重量百分比含量为：以100重量份BaTiO 3为基 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。该专利所得的陶瓷电容器 要么容温变化率过大，要么介电常数过小，不具备相对综合性能优良的特性。
[0005] 又如公开号为CN 102627456 B的发明专利公开的一种低损耗高压陶瓷电容器 介质，其陶瓷电容器介质各组分的重量百分比含量为：BaTi0354?91%、MgTiO 3I?4%、 BaZr034 ?20%、SrZr033 ?12%、CeO2O. 03 ?1. 0%、ZnO 0· 1 ?1. 5%、CaTiSiO5O. 5 ? 7.5%。该专利烧结温度为1330°C?1350°C，烧结温度过高，制成MLCC时不能与内电极 Pd30/Ag70匹配，制作成本高；该专利制成陶瓷电容器的介电常数可达2500?3700,但其所 提及的容温变化率范围仅在-30°C?+85°C，不能满足要求更高工作温度电子设备，不具备 实际应用意义。
[0006] 综上，制备一种中温烧结、不含有害组分、有综合优良性能且具有线性容温变化率 的高耐压强度低损耗电容器陶瓷材料具有重要的实际应用价值、科技价值、环保价值，发展 前景十分广阔。
【发明内容】
[0007] 本发明的主要目的是克服现有技术的缺点，提供一种环保、具有线性容温变化率、 高耐压强度、低介质损耗，且具有重大的实用价值、科技价值及市场价值的线性高压低损耗 电容器陶瓷材料及其制备方法。
[0008] 本发明采用如下技术方案：
[0009] 一种线性高压低损耗电容器陶瓷材料，由以下重量份的原料组分制备而成：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为稀土氧化物的一种或几种的组合。
[0010] 一种线性高压低损耗电容器陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
[0011] ①以ZnO、Nb2O5为原料，进行配料、球磨、干燥、破碎、过40目标准筛网，然后在 850?1050°C条件下煅烧2?6h合成ZnNb 2O6;
[0012] ②以H3B03、Ba(0H)2 · 8H20为原料，进行配料、球磨、干燥、破碎、过40目标准筛网， 然后在500?700°C条件下煅烧2?6h合成BaB 2O4;
[0013] ③以100重量份的BaTiO3S主基料，添加5?18重量份的步骤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重量份的步骤②合成的 BaB2O4进行配料，其中Re2O3为稀土氧化物的一种或几种的组合，然后以水为分散介质，球 磨、干燥、破碎并造粒；
[0014] ④将造粒后的粉料压制成圆片生坯，然后在空气气氛中升温至1100?1200°C，并 保温烧结1?4h，即制得具有线性容温变化率的高压低损耗电容器陶瓷材料。
[0015] 优选地，所述步骤③中球磨工艺采用2?5mm的氧化错球作磨介，研磨2?10h， 然后烘干、过80目标准筛网，再加入3?8重量份的石蜡做粘结剂共同烘焙造粒，并再次过 80目标准筛网。
[0016] 优选地，所述步骤④中造粒后的粉料在5?IOMpa条件下压制成圆片生坯。
[0017] -种基于线性高压低损耗电容器陶瓷材料制备陶瓷电容器的方法，在制得的具有 线性容温变化率的高压低损耗电容器陶瓷材料两侧烧制银电极，制成圆片电容器，并检测 各项电性能。
[0018] 由上述对本发明的描述可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
[0019] 第一，本发明的电容器陶瓷材料是中温烧结的钛酸钡基电容器陶瓷，制成MLCC的 烧结温度能与内电极Ag30/Pd70匹配，从而大大降低电容器的制造成本，且不含Pb等有害 组分，对环境无污染；