一种z7r型多层陶瓷电容器介质材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于多层陶瓷电容器介质材料制备领域，具体涉及一种Z7R型多层陶瓷电容器介质材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着信息技术和电子科学技术的飞速发展，对电子设备提出更高的使用要求，例如轻型化，片式化以及小型化，多层陶瓷电容器(MLCC)正因这些原因应运而生。目前，我们常用的制备多层陶瓷电容器的介质材料是BaT13S陶瓷。钛酸钡在室温下的介电常数可达到1500?3000，同时在生产和应用过程中不会对环境产生污染，因此很适合用于介电材料。然而，BaT1j^居里温度约为120°C，高于居里温度时介电常数急剧下降，介电损耗大，影响到陶瓷电容器的温度稳定性，因此，必须对钛酸钡进行掺杂改性。经过适当的掺杂改性后的钛酸钡基陶瓷材料具有高介电常数，低损耗和热膨胀系数小的特点。
[0003]近年来，多层陶瓷电容器已经开始逐步进入汽车电子应用领域，诸如发动机控制单元(ECU)、防抱死制动系统(ABS)、燃油喷射程控模块(PGMFI)等，使用温度可达+150°C，要满足这样的使用环境，需要耐受多次高温运行以及大量热冲击。然而，钛酸钡基材料的电容-温度特性具有一定的局限性，当温度超过120°C时，其容温变化率(Λ C/C20V )超过15%，无法提供稳定的介电性能。具有EIA(Electronic Industries Associat1n，美国电子工业协会)X7R特性(_55°C?+125°C，AC/C2(rc< ± 15%，其中Λ C是以20°C时的电容量Carc为基准的其他温度点的电容量C变化Λ C = C-C2or)的MLCC难以满足上述的高温条件下的工作要求。因此，开发研制到EIA Z7R标准(10°C?+125°C，AC/C2Q.c< ±15%)MLCC受到了普遍的关注。
[0004]虽然，BaT13基无铅Z7R型陶瓷电容器介质材料已经得到广泛关注，但是，将BiYO3掺杂BaT1j#到温度稳定的Z7R型陶瓷电容器介质材料还鲜有报道。鉴于此，实有必要提供一种可以解决上述问题的BaT13基环保Z7R型陶瓷电容器材料及制备方法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种Z7R型多层陶瓷电容器介质材料及其制备方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，通过本发明方法制得的Z7R型陶瓷电容器材料，不但制备工艺简单，材料成本低，而且具有较高的介电常数、低的介电损耗、体电阻率大、良好温度稳定性，有可能成为替代铅基陶瓷材料成为多层陶瓷电容器在技术和经济上兼优的重要候选材料。
[0006]为达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]—种Z7R型多层陶瓷电容器介质材料，其制备材料包括BaTi03+xmol% BiYO3,其中X = 4?10，xmol%表示摩尔百分比。
[0008]一种Z7R型多层陶瓷电容器介质材料的制备方法，包括以下步骤:
[0009]步骤一:按照摩尔比1:1称取BaCOJP T1 2混合形成混合物A，将混合物A进行球磨、烘干、压块后，于1120?1150°C保温2?3小时，形成纯相的8&1103粉体，备用；
[0010]步骤二:按照摩尔比1:1称取Bi2O3和Y 203混合形成混合物B，将混合物B进行球磨、烘干、压块后，于920?940°C保温2?3小时，形成纯相的体，备用；
[0011 ] 步骤三:将步骤一得到的BaT1^体和步骤二得到的BiYO 3粉体按照BaTi03+xmol% BiYO3混合后形成混合物C，其中x = 4?10，x为摩尔百分比，将混合物C与锆球石及去离子水，按照质量比为1:1:1混合后依次进行球磨、烘干、造粒、过筛，形成造粒料；
[0012]步骤四:将步骤三所得造粒料在110?120MPa的压强下制成试样，然后进行一次烧结；
[0013]步骤五:打磨、清洗步骤四中一次烧结好的试样后，在试样正反两面均匀涂覆银电极浆料，进行二次烧结，得到Z7R型多层陶瓷电容器介质材料。
[0014]进一步地，步骤三中，混合物C与锆球石及去离子水混合、球磨、烘干后形成烘干料，将质量浓度为4?6%的粘合剂添加至烘干料中进行造粒，粘合剂占烘干料质量的8?10%，造粒后分别过40目和80目筛取中间料，形成造粒料。
[0015]进一步地，所述粘合剂为聚乙烯醇水溶液。
[0016]进一步地，步骤三中球磨时间为4?6小时。
[0017]进一步地，步骤四中一次烧结条件为:以2°C /min升温至500°C保温60min，以50C /min升温至1250?1300°C时保温3小时，之后，以5°C /min降温至500°C后，随炉冷却至室温。
[0018]进一步地，步骤五中二次烧结的条件为:温度为600?620°C，时间为20?30分钟。
[0019]一种Z7R型多层陶瓷电容器介质材料的制备方法，包括以下步骤:
[0020]步骤一:按照摩尔比1:1称取BaCOJP T1 2混合形成混合物A，将混合物A进行球磨、烘干、压块后，置于箱式炉中于1150°C保温2小时，形成纯相的8&1103粉体，备用；
[0021 ] 步骤二:按照摩尔比1:1称取Bi2O3和Y 203混合形成混合物B，将混合物B进行球磨、烘干、压块后，置于箱式炉中于940°C保温2小时，形成纯相的81￥03粉体，备用；
[0022]步骤三:将步骤一得到的BaT1^体和步骤二得到的BiYO 3粉体按照BaTi03+10mol % BiYO3的摩尔比混合后形成混合物C，将混合物C与锆球石及去离子水，按照质量比为1:1:1混合后球磨4h、然后烘干形成烘干料，将质量浓度为6%的聚乙烯醇水溶液添加至烘干料中进行造粒，聚乙烯醇水溶液占烘干料质量的10%，造粒后分别过40目和80目筛取中间料，形成造粒料；
[0023]步骤四:将步骤三所得造粒料在120MPa的压强下制成试样，然后，置于以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内在高温箱式炉内进行一次烧结:以2°C /min升温至500°C保温60min，以5°C /min升温至1300°C时保温3小时，之后，以5°C /min降温至500°C后，随炉冷却至室温；
[0024]步骤五:打磨、清洗步骤四中一次烧结好的试样后，在试样正反两面均匀涂覆银电极浆料，于600°C二次烧结20分钟，得到Z7R型多层陶瓷电容器介质材料。
[0025]与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果:
[0026]本发明的Z7R型陶瓷电容器材料，具有较高的介电常数(X = 10时介电常数为1485)、低的介电损耗(tan δ < 0.01)、体电阻率大、良好温度稳定性，有可能成为替代铅基陶瓷材料成为多层陶瓷电容器在技术和经济上兼优的重要候选材料。
[0027]本发明方法将BiYO3掺杂到BaT1 3里面，Bi取代BaT1 3的A位，Y取代BaT1 3的B位，通过掺杂实现BaT13的居里峰的宽化，实现弛豫弥散现象，从而达到无铅Z7R型陶瓷电容器的要求。本发明方法采用传统固相法制备，工艺成熟，适合产业化生产，采用扮￥03进行掺杂，实现电价补偿有利于实现钛酸钡陶瓷的弥散相变，本发明方法制备的无铅Z7R型陶瓷电容器介质材料不但制备工艺简单，材料成本低，而且具有较高的介电常数、低的介电损耗、体电阻率大、温度稳定性好，对替代铅基陶瓷材料成为多层陶瓷电容器在技术和经济上兼优的重要候选材料。
【附图说明】
[0028]图1是实施例3制得的样品的SEM图；
[0029]图2是实施例3制得的样品的容温变化率随温度变化的特性曲线
[0030]图3是实施例1-3制得的样品的介电常数随温度变化的特性曲线；
[0031]图4是实施例1-3制得的样品的介电损耗随温度变化的特性曲线。
【具体实施方式】
[0032]下面对本发明的实施方式做进一步详细描述:
[0033]一种Z7R型多层陶瓷电容器介质材料的制备方法，包括以下步骤:
[0034]步骤一:按照摩尔比1:1称取BaCOJP T1 2混合形成混合物Α，将混合物A进行球磨、烘干、压块后，置于箱式炉中于1120?1150°C保温2?3小时，形成纯相的BaT13粉体，备用;
[0035]步骤二:按照摩尔比1:1称取Bi2O3和Y 203混合形成混合物B，将混合物B进行球磨、烘干、压块后，置于箱式炉中于920?940°C保温2?3小时，形成纯相的BiYO3粉体，备用；
[0036]步骤三:将步骤一得到的BaT1^体和步骤二得到的BiYO 3粉体按照BaTi03+xmol% 8丨￥03混合后形成混合物C，即BaT1 3的摩尔百分比为(lOO-x)mol %，BiYO 3的摩尔百分比为xmol %，BaT13的摩尔数和BiYO3的摩尔数之和等于混合物C的摩尔数，其中X = 12?20，xmol %表示摩尔百分比，将混合物C与锆球石及去离子水，按照质量比为1:1:1混合后球磨4?6h、然后烘干形成烘干料，将质量浓度为4?6%的聚乙烯醇水溶液添加至烘干料中进行造粒，聚乙烯醇水溶液占烘干料质量的8?10%，造粒后分别过40目和80目筛取中间料，形成造粒料；
[0037]步骤四:将步骤三所得造粒料在110?120MPa的压强下制成试样，然后，置于以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内在高温箱式炉内进行一次烧结:以2°C /min升温至500°C保温60min，以5°C /min升温至1250?1300°C时保温3小时，之后，以5°C /min降温至500°C后，随炉冷却至室温；
[0038]步骤五:打磨、清洗步骤四中一次烧结好的试样后，在试样正反两面均匀涂覆银电极浆料，于600?620°C二次烧结20?30分钟，得到Z7R型多层陶瓷电容器介质材料。
[0039]下面结合实施例对本发明做进一步详细描述:
[0040]空白实施例
[0041 ] 步骤一:按照摩尔比1:1称取BaCOJP T1 2混合形成混合物A，将混合物A进行球磨、烘干、压块后，置于箱式炉中分别于1120?1150°C保温2小时，形成纯相的BaT13粉体，备用;
[0042]步骤二:将步骤一得到的8&1103粉体与锆球石及去离子水，按照质量比为1:1:1混合后依次进行球磨、烘干、造粒、过筛，形成造粒料；
[0043]步骤三:将步骤二所得造粒料在120MPa的压强下制成试样，然后，置于以氧化锆为垫板的氧化铝匣钵内在高温箱式炉内进行一次烧结，以2°C /min升温至500°C保温60min，以5°C /min升温至1250?1300°C时保温3小时，之后，以5°C /min降温至500°C后，随炉冷却至室温；
[0044]步骤四:打磨、清洗步骤三中一次烧结好的试样后，在试样正反两面均匀涂覆银电极浆料，于