专利名称：陶瓷介质材料及其制备方法和陶瓷电容器及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种陶瓷介质材料及陶瓷电容器。
背景技术：
具有SL温度特性的陶瓷介质材料一般具有中低的介电常数值，在高频时具有较低的介质损耗。这类陶瓷介质电容器在谐振回路及需要补偿温度效应的电路中使用比较广泛。传统的该类陶瓷介质材料经历了从含铅等有害元素到无铅等有害元素的发展过程； 但在电容器电极材料的使用上，普遍使用贵金属银或银合金作为电极已经是众所周知的； 从而使得电容器的材料成本居高不下。为了降低成本，生产厂家都希望能用廉价的贱金属 (比如铜或铜合金)来代替这种贵金属电极。在多层陶瓷电容器的电极材料方面，用贱金属铜或其合金作为电极材料已经被普遍使用，并且在电性能及可靠性方面不比贵金属电极产品差。由此可见用贱金属替代贵金属电极材料是可行的。但另一方面，用铜或铜合金浆料进行涂覆作为电极时，为了防止电极金属在烧制过程中被氧化而造成产品的电性能劣化，烧制电极必须在还原气氛中进行，这就要求所用的陶瓷介质材料也必须具有抗还原性，以保证相应的电容产品在烧制贱金属后仍具有优良的介电性能。
发明内容
本发明的目的是要提供一种具备抗还原性的、不含铅等有害元素的环保型陶瓷介质材料，以及该种材料的制备方法，同时提供由该陶瓷介质材料实现的陶瓷电容器及其制备方法。本发明通过在固相法合成的化合物SivxCaxTihSiyO3中再加入适当比例的改性剂来达到上述目的；用本发明的陶瓷介质材料制备单片陶瓷电容器时，能用铜或铜合金作为引出电极，并具有优良的介电性能。本发明采用如下具体技术方案—种陶瓷介质材料，主要由主晶相成分和改性添加剂组成，包括微量的不可避免的杂质；以固相法合成的SrhQiJihSi^(其中0. 05彡χ彡0. 35，0. 02彡y彡0. 25)作为主晶相成分，主晶相成分和改性添加剂按质量百分比计在介质材料的组成中所占的份数分别是为 90 96%和 10 4% ；改性添加剂选自 BaO, MgO, ZrO2, Nb2O5, MnO2, Y2O3> A1203、 ZnO, B2O3> R2O3(R为Sm、Ho、Dy中的至少一种)中的四种或四种以上；改性添加剂中的各种氧化物在所述的介质材料中所占质量百分比为BaO占0 3%，Mg0占0. 05 0. 5%,ZrO2 占 0 2. 5%，Nb2O5 占 0 1%，MnO2 占 0. 05 0. 5%, Y2O3 占 0. 1 1. 5%，Al2O3 占 0 2%，ZnO 占 0 2%, B2O3 占 0 2%, R2O3 占 0. 1 2%。一种陶瓷介质材料的制备方法，包括步骤A，把SrC03、CaCO3> TiO2和SW2进行湿磨处理以混合均勻，然后用干燥设备进行干燥，在空气气氛炉中1150°C 1300°C的温度范围煅烧1. 5 5小时合成主晶相成分Sr1_xCaxTi1_ySiy03( 0· 05 彡 χ 彡 0· 35，0· 02 ^ y ^ 0. 25)； B，把步骤A合成主晶相成分SivxCaxIVySiyO3和改性添加剂按配方组成的质量比称重，进行湿磨处理，所述的改性添加剂选自BaO、MgO、ZrO2, Nb2O5, MnO2, Y2O3> A1203、ZnO, B203、R203(R为Sm、Ho、Dy中的至少一种)中的四种或四种以上，改性添加剂中的各种氧化物在所述的介质材料中所占质量百分比为=BaO占0 3%，Mg0占0. 05 0. 5%,ZrO2占0 2. 5%, Nb2O5 占 0 1 %,MnO2 占 0. 05 0. 5%, Y2O3 占 0. 1 1. 5%, Al2O3 占 0 2%，ZnO 占0 2%，化03占0 2%，Ii2O3占0. 1 2% ；主晶相成分和改性添加剂按质量百分比计在介质材料的组成中所占的份数分别是为90 96%和10 4% ；
C，然后把步骤B粉碎好的物料进行干燥，从而获得所述的陶瓷介质材料。进一步的，所述的步骤A的湿磨处理是把SrC03、CaC03、TiA和SW2物料置于球磨机，并加入去离子水进行湿法球磨实现。更进一步的，所述的物料与去离子水的按质量比1 1-1 1.6添加。进一步的，所述的步骤B的湿磨处理是把主晶相成分SivxCaxTihSiyO3和改性添加剂物料置于球磨机，并加入去离子水进行湿法球磨实现。更进一步的，所述的物料与去离子水的按质量比1 1-1 1.5添加。一种陶瓷电容器，至少包括1个如上所述的陶瓷介质材料构成陶瓷片和2个分别烧制和固定于该陶瓷片两对立的表面上的电极，该陶瓷电容器具有至少260以上的介电常数。进一步的，所述的电极是涂覆铜或铜合金浆料层的电极。当然的，所述的电极也可以采用贵金属银或银合金作为电极。一种陶瓷电容器的制备方法，包括步骤A，取如上所述的陶瓷介质材料粉体，按质量比加入PVA基粘合剂进行造粒、干压成型，获得电容器的陶瓷介质生坯；B，把步骤A的陶瓷介质生坯置于能控制气氛的高温炉中，在由N2、H2和H2O组成的混合气氛中，以100°c /小时的升温速率从常温升到500°C保温5小时，以烧除样件中的粘合剂成分；C，然后以150°C/小时的升温速率升至1180°C 1320°C，保温2小时进行烧结，得到用于陶瓷电容器的陶瓷片；D，将步骤C的陶瓷片进行表面清洁处理后，往其两个对立的表面均勻涂覆电极浆料；E，在氮气的氛围炉中升温至900°C，保温20分钟进行烧制电极，即获得所述的陶瓷电容器。进一步的，所述的步骤D的电极浆料是铜或铜合金浆料。本发明采用上述技术方案以实现一种具有抗还原的SL陶瓷电容器的陶瓷介质材料。其具有的有益效果是1.所制备的陶瓷介质粉体不含铅等有害元素，符合环保的要求；2.陶瓷粉体具有良好的分散性、均勻性，工艺适应范围广；3.用于制备陶瓷电容器时，能够在还原气氛中烧结；4.可使用铜或铜合金作为外部引出电极，并且陶瓷电容器具有优良的介电性能；
5.相比目前使用的贵金属银或银合金做引出电极的同类电容器产品，能明显地降低产品的材料成本，为生产厂家带来更大的利润空间。
具体实施例方式一种陶瓷介质材料，主要由主晶相成分和改性添加剂组成，包括微量的不可避免的杂质；以固相法合成的SrhQiJihSi^(其中0. 05彡χ彡0. 35，0. 02彡y彡0. 25)作为主晶相成分，主晶相成分和改性添加剂按质量百分比计在介质材料的组成中所占的份数分别是为 90 96%和 10 4% ；改性添加剂选自 BaO, MgO, ZrO2, Nb2O5, MnO2, Y2O3> A1203、 ZnO, B2O3> R2O3(R为Sm、Ho、Dy中的至少一种)中的四种或四种以上；改性添加剂中的各种氧化物在所述的介质材料中所占质量百分比为BaO占0 3%，Mg0占0. 05 0. 5%,ZrO2 占 0 2. 5%，Nb2O5 占 0 1%，MnO2 占 0. 05 0. 5%, Y2O3 占 0. 1 1. 5%，Al2O3 占 0 2%，ZnO 占 0 2%, B2O3 占 0 2%, R2O3 占 0. 1 2%。符合如上所述的陶瓷介质材料均可以实现本发明的目的。本发明仅采用如下表1 的15个具体实施例来说明上述的陶瓷介质材料。需要指出的是这15个实施例的具体数值是用于说明和支持本发明所保护的数值范围，而不应当仅局限这15个实施例的具体数值。表1
实施主晶:成分主晶改性添加剂(衬％) 例序 ___x、y丨取值___________
权利要求
1.一种陶瓷介质材料，主要由主晶相成分和改性添加剂组成，包括微量的不可避免的杂质；以固相法合成的SrhQiJihSiyC^ (其中0. 05彡χ彡0. 35，0. 02 ^ y ^ 0. 25)作为主晶相成分，主晶相成分和改性添加剂按质量百分比计在介质材料的组成中所占的份数分别是为 90 96%禾口 10 4% ；改性添加剂选自 BaO、MgO、ZrO2, Nb2O5, MnO2, Y2O3> A1203、ZnO, B2O3> R2O3(R为Sm、Ho、Dy中的至少一种)中的四种或四种以上；改性添加剂中的各种氧化物在所述的介质材料中所占质量百分比为BaO占0 3%，MgO占0. 05 0. 5%，ZrO2占 0 2. 5%,Nb2O5 占 0 1%,Μη02 占 0. 05 0. 5%,Y2O3 占 0. 1 1. 5%,Al2O3 占 0 2%, ZnO 占 0 2%, B2O3 占 0 2%，R2O3 占 0. 1 2%。
2.一种陶瓷介质材料的制备方法，包括步骤A，把SrC03、CaCO3> TiO2和SW2进行湿磨处理以混合均勻，然后用干燥设备进行干燥，在空气气氛炉中1150°C 1300°C的温度范围煅烧1.5 5小时合成主晶相成分 Sr1_xCaxTi1_ySiy03( 0· 05 彡 χ 彡 0· 35，0. 02 ^ y ^ 0. 25)；B，把步骤A合成主晶相成分SivxCaxTihSiyO3和改性添加剂按配方组成的质量比称重， 进行湿磨处理，所述的改性添加剂选自BaO、MgO、ZrO2, Nb2O5, MnO2, Y2O3> A1203、ZnO, B203> R2O3 (R为Sm、Ho、Dy中的至少一种)中的四种或四种以上，改性添加剂中的各种氧化物在所述的介质材料中所占质量百分比为=BaO占0 3%，MgO占0. 05 0. 5%，ZrO2占0 2. 5%, Nb2O5 占 0 1 %,MnO2 占 0. 05 0. 5%, Y2O3 占 0. 1 1. 5%, Al2O3 占 0 2%，ZnO 占0 2%，化03占0 2%，Ii2O3占0. 1 2% ；主晶相成分和改性添加剂按质量百分比计在介质材料的组成中所占的份数分别是为90 96%和10 4% ；C，然后把步骤B粉碎好的物料进行干燥，从而获得所述的陶瓷介质材料。
3.根据权利要求2所述的陶瓷介质材料的制备方法，其特征在于所述的步骤A的湿磨处理是把SrC03、CaC03、Ti02和SiO2物料置于球磨机，并加入去离子水进行湿法球磨实现。
4.根据权利要求3所述的陶瓷介质材料的制备方法，其特征在于所述的物料与去离子水的按质量比1 1-1 1.6添加。
5.根据权利要求2所述的陶瓷介质材料的制备方法，其特征在于所述的步骤B的湿磨处理是把主晶相成分SivxCaxTihSiyO3和改性添加剂物料置于球磨机，并加入去离子水进行湿法球磨实现。
6.根据权利要求5所述的陶瓷介质材料的制备方法，其特征在于所述的物料与去离子水的按质量比1 1-1 1.5添加。
7.—种陶瓷电容器，至少包括1个如权利要求1所述的陶瓷介质材料构成陶瓷片和2 个分别烧制和固定于该陶瓷片两对立的表面上的电极，该陶瓷电容器具有至少260以上的介电常数。
8.根据权利要求7所述的陶瓷电容器，其特征在于所述的电极是涂覆铜或铜合金浆料层的电极。
9.一种陶瓷电容器的制备方法，包括步骤A，取如权利要求1所述的陶瓷介质材料粉体，按质量比加入PVA基粘合剂进行造粒、干压成型，获得电容器的陶瓷介质生坯；B，把步骤A的陶瓷介质生坯置于能控制气氛的高温炉中，在由队、吐和H2O组成的混合气氛中，以100°C /小时的升温速率从常温升到500°C保温5小时，以烧除样件中的粘合剂成分；C，然后以150°C /小时的升温速率升至1180 1320°C，保温2小时进行烧结，得到用于陶瓷电容器的陶瓷片；D，将步骤C的陶瓷片进行表面清洁处理后，往其两个对立的表面均勻涂覆电极浆料； E，在氮气的氛围炉中升温至900°C，保温20分钟进行烧制电极，即获得所述的陶瓷电容器。
10.根据权利要求9所述的陶瓷电容器的制备方法，其特征在于所述的步骤D的电极浆料是铜或铜合金浆料。
全文摘要
本发明涉及一种陶瓷介质材料及陶瓷电容器。本发明的陶瓷介质材料及其制备方法，采用固相反应法合成的Ba1-xZnxTi1-yZryO3(其中0.001≤x≤0.10，0.005≤y≤0.10)为主晶相材料，主晶相成分按质量百分比计在介质材料的组成中所占份数为88～98％；然后加入选自CaO、MgO、Y2O3、Nb2O5、MnO2、SiO2、Al2O3、R2O3(R为Eu、Ho、Dy、Yb中的至少一种)中的三种或三种以上作为改性剂，按质量百分比计在介质材料的组成中所占份数为2～12％。按上述的组成获得一种能够在还原气氛中烧结的具有Y5P温度特性的陶瓷介质材料。同时，本发明提出利用该陶瓷介质材料制得的陶瓷电容器。
文档编号C04B35/47GK102531579SQ201110355680
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月10日 优先权日2011年11月10日
发明者黄景林 申请人:厦门万明电子有限公司