专利名称：SrTiO<sub>3</sub>陶瓷电介质材料及其电容器的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种SrTi03陶瓷电介质材料及其电容器的制备方法，属于电介质陶瓷 技术。
背景技术：
长期以来，国内外对中高压陶瓷电容器的研究十分活跃。这些研究主要集中在通
过改变材料配方达到材料改性和实现无铅化的目的。现有技术中，有的研究了添加剂对 SrTi03系高压介质瓷介电性能的影响规律，发现Mn(^的加入能降低陶瓷电介质的介电损 耗、0^03的加入能提高介质的介电常数，CaTi03、MgTi03、NiO的加入能降低该材料介电常数 的温度变化率，但其居里温度依然在4(TC以下，其室温介电常数较低[郝俊杰.[J].河北理 工学院学报，2001，23， (1) :53-58]];有的研究了掺杂稀土元素La203 Y203、Ce02等对SrTi03 基陶瓷的e和tgS的温度和频率特性的影响，发现这些稀土元素使SrTi03基陶瓷的介质 损耗降低，但材料的介电常数的温度变化率偏大[肖洪地，王成建，马洪磊.[J].功能材料， 2003,1， (34) :78-82];有的研究了掺杂Bi203 nTi02、 Pb2+、 Mn2+和Zn2+对SrTi03基高压电 容器陶瓷的改性作用，发现Bi^3 "1102和Pb304的加入量在一定的范围内可以提高瓷料的 介电常数，同时改进其烧结性能，加入适量的MnC03可以改善瓷料的烧结性能和介电常数的 温度变化率，但是研究结果没有实现无铅化，而且其室温下的介电常数偏小(张庆秋，李耀 霖.[J].华南理工大学学报，2000，28， (1) :69-69)。
发明内容
本发明的目的是提供一种SrTi03陶瓷电介质材料及其电容器的制备方法，该陶瓷
电介质材料介电常数高、低损耗、无铅；以其制备电容器过程简单，制得的电容器性能好。 本发明是通过下述技术方案加以实现的，一种SrTi03陶瓷电介质材料，其特征在
于，该陶瓷介质材料由下列组分及其含量组成， SrTi03 : (30 90. 0)mol % ; (Bi1/2Na1/3) Ti03 : (10. 0 70. 0)mol % ; 且SrTi03和(Bi1/2Na1/2) Ti03的摩尔百分含量之和为100%， MnC03 :质量含量为SrTi03和(Bi1/2Na1/2) Ti03质量之和的(0. 1 1. 3)倍。 以上述的SrTi03陶瓷电介质材料制备电容器的方法，其特征在于包括以下过程 1)将81203与化20)3和1102按照摩尔比为1 : 1 : 4进行配料，以该配料与磨球
和去离子水按质量比为i : i : 2混合进行湿法球磨4 24小时，混磨后的料浆置于烘箱
中在温度110 14(TC烘干，烘干料在温度760 82(TC下保温2小时进行预合成得预合成 料(Bi1/2Na1/2)Ti03; 2)将SrC03与Ti02按摩尔比为1 : 1进行配料，以该配料与磨球和去离子水按质 量比为l : 1 : 2混合进行湿法球磨4 24小时，混磨后的料桨置于烘箱中在温度110 140。C烘干，烘干料经温度1050 1180。C下保温2小时进行预合成，得预合成料SrTi03 ;
3)将步骤1)制得的预合成料(Bi1/2Na1/2)Ti03与步骤2)制得的预合成料SrTi03 及MnC03按摩尔比为l : (0. 1 0. 7) : (0.01 0. 13)进行配料，再按该配料与磨球和 去离子水按质量比为l : 1 : 1.5混合进行球磨4 24小时，然后将球磨料置于烘箱中在 温度110 14(TC烘干，得干磨料； 4)按干磨料质量的5 8%计，向干球磨料中加入质量浓度为5%的聚乙烯醇水 溶粘合剂，混合均匀后进行造粒，造粒料通过40目筛分，得颗粒料在成型机上以压力100 500MPa压制成片型，将成型片放在有二氧化锆粉为垫料的氧化铝垫板上，两成型片之间用 二氧化锆粉隔开，然后放入高温箱式电阻炉中分别在温度120 15(TC和温度200 350°C 保温20分钟，再控制升温速度在300 400°C /h，升温至1230 1270。C下烧结1 4h，然 后随炉冷却到室温，将烧成后瓷片上的二氧化锆垫料清除后，将瓷片预热，两面均匀涂敷银 电极浆料，然后在温度53(TC下保温10分钟烧渗制得银电极，得到本发明的无铅陶瓷电容 器。 本发明的优点是通过调节(Bi力Na力)TiO和SrTi03的比例使SrTi03系陶瓷的介 电常数得到大幅的提高；通过掺杂MnC03，使陶瓷材料具有细晶结构，在保持高介电常数的 同时，仍具有很低的介电损耗和较高的击穿电场强度；本发明采用的原料和生产条件容易 实现，材料的重复性很好。
具体实施方式
实施例1 : 按摩尔比i : i : 4分别称量81203、化20)3、1102和按摩尔比i : 1分别称量1102、
SrC03:将上述配料分别装入行星球磨机进行球磨4h(料球水=i :i:2)。球磨料
经12(TC干燥后，分别在温度78(TC和温度IIO(TC合成(Bi1/2Na1/2) Ti03和SrTi03。然后按 照45mol% (Na。.5Bi。.5)Ti03+55mol% SrTi03+0. 2wt% MnC03进行配料。
分别称取预合成料45mol (Na。. 5Bi。. 5) Ti03和55mol的SrTi03，再配入0. lOOOg MnC03。然后按该配料50g、磨球50g和去离子水100g混合进行湿法球磨6小时。球磨料经 温度12(TC干燥后，按烘干料质量的7%的加入质量浓度为5%聚乙烯醇水溶液3. 5ml混合， 过40目筛造粒，然后在压力350MPa压强下将造粒料压成①10mmX2mm圆片，将成型后的样 品放在氧化铝或二氧化锆垫板上，片与片之间需有二氧化锆垫料，放入高温箱式电阻炉中 在温度12(TC和温度20(TC各保温20分钟，再以每小时升温300-400°C ，在125(TC温度下2h 烧成，烧成后的瓷片经530。C烧渗银电极。试样的e为3125、tanS为34X 10—4、TC为8°C 。
权利要求
一种SrTiO3陶瓷电介质材料，其特征在于，该陶瓷电介质材料由下列组分及其含量组成，SrTiO3(30～90.0)mol％；(Bi1/2Na1/2)TiO3(10.0～70.0)mol％；且SrTiO3和(Bi1/2Na1/2)TiO3的摩尔百分含量之和为100％，MnCO3质量含量为SrTiO3和(Bi1/2Na1/2)TiO3质量之和的(0.1～1.3)倍。
2. —种以权利要求1所述的SrTi03陶瓷电介质材料制备电容器的方法，其特征在于包 括以下过程1) 将81203与化20)3和1102按照摩尔比为1 : 1 : 4进行配料，以该配料与磨球和去离子水按质量比为i : i : 2混合进行湿法球磨4 24小时，混磨后的料浆置于烘箱中在温度110 14(TC烘干，烘干料在温度760 82(TC下保温2小时进行预合成得预合成料 (Bi1/2Na1/2)Ti03;2) 将SrC03与Ti02按摩尔比为1 : 1进行配料，以该配料与磨球和去离子水按质量比 为l : 1 : 2混合进行湿法球磨4 24小时，混磨后的料桨置于烘箱中在温度110 14(TC 烘干，烘干料经温度1050 118(TC下保温2小时进行预合成，得预合成料SrTi03 ;3) 将步骤l)制得的预合成料(Bi力Na^)Ti03与步骤2)制得的预合成料SrTi03及 MnC03按摩尔比为1 : (0. 1 0. 7) : (0. 01 0. 13)进行配料，再按该配料与磨球和去离子水按质量比为i : i : 1.5混合进行球磨4 24小时，然后将球磨料置于烘箱中在温度110 14(TC烘干，得干磨料；4) 按干磨料质量的5 8%计，向干球磨料中加入质量浓度为5%的聚乙烯醇水溶粘合 剂，混合均匀后进行造粒，造粒料通过40目筛分，得颗粒料在成型机上以压力100 500MPa 压制成片型，将成型片放在有二氧化锆粉为垫料的氧化铝垫板上，两成型片之间用二氧化 锆粉隔开，然后放入高温箱式电阻炉中分别在温度120 15(TC和温度200 35(TC保温20 分钟，再控制升温速度在300 400°C /h，升温至1230 127(TC下烧结1 4h，然后随炉 冷却到室温，将烧成后瓷片上的二氧化锆垫料清除后，将瓷片预热，两面均匀涂敷银电极浆 料，然后在温度53(TC下保温10分钟烧渗制得银电极，得到本发明的无铅陶瓷电容器。
全文摘要
本发明涉及一种SrTiO3陶瓷电介质材料及其电容器的制备方法。该陶瓷电介质材料，由MnCO3、SrTiO3和(Bi1/2Na1/2)TiO3组成。以该陶瓷电介质材料制备电容器过程由Bi2O3、Na2CO3和TiO2合成(Bi1/2Na1/2)TiO3；由SrCO3与TiO2制预合成料SrTiO3；由(Bi1/2Na1/2)TiO3、SrTiO3和MnCO3制干磨料，干磨料加聚乙烯醇溶液，经造粒、筛分、压制、烧结和制备银电极得电容器。本发明通过调节(Bi1/2Na1/2)TiO和SrTiO3的比例使SrTiO3系陶瓷的介电常数得到提高；通过掺杂MnCO3，使陶瓷材料具有细晶结构，制的电容器既保持高介电常数，又具有低的介电损耗和较高的击穿电场强度。
文档编号H01G4/12GK101792312SQ201010120799
公开日2010年8月4日 申请日期2010年3月10日 优先权日2010年3月10日
发明者张晨, 曲远方 申请人:天津大学