一种耐高功率型无铅环保陶瓷介质材料的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种耐高功率型无铅环保陶瓷介质材料,包括主晶相、副料、改性添加剂、烧结助熔剂组成，所述的主晶相结构式是BaTiO3，所述的副料是SrTiO3；所述的改性添加剂是MnCO3、TiO2、CaCO3、ZrO2、Nd2O3、Nb2O5中的一种或几种；所述的烧结助熔剂是Bi2O3、ZnO、MgO、SiO2中的一种或几种；按摩尔份计，所述主晶相50～65mol％、副料30～45mol％，改性添加剂2～10mol％、烧结助熔剂2.5～20mol％。该陶瓷介质材料符合N4700特性,且材料具有介电常数高、频率—介质损耗特性好、耐电强度高、粒度分布均匀、成型工艺好、符合环保要求。
【专利说明】一种耐高功率型无铅环保陶瓷介质材料
【技术领域】
[0001] 本发明涉及本发明涉及陶瓷介质材料，尤其涉及一种符合N4700特性瓷料，且该 材料耐频率性良好，随着使用频率的升高，其介质损耗增加较小，耐电强度高。
【背景技术】
[0002] 在材料应用领域，电子陶瓷材料已被广泛应用于多层片式陶瓷电容器（MLCC)、电 阻器、电感器、微波器、集成电路基板、光电子器件、LC、RC、L-C-R复合元件、传感器等各种 电子元器件中。但是国内电力行业中高压输电、配电线传输通信、负载关闭器、遮断器、验电 器等应用，以及X光机等医疗设备电源和各种激光器、脉冲电路中应用的特高压陶瓷电容 器在国内仍属空白，只能依赖进口。其主要原因在于目前普遍使用的陶瓷电容器粉料的频 率一介质损耗特性不能满足上述使用要求，在使用中易发生热击穿失效。本发明所述的陶 瓷材料明显改善了现有陶瓷电容器粉料的频率一介质损耗特性，在提高产品介电常数K值 的同时减小产品在中、高频段的介质损耗，有效避免了制备电容器后在实际使用中发生的 产品积热导致的热击穿失效。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种符合N4700瓷介特性、环保型、高介电常 数、频率一介质损耗特性优良、耐高功率的陶瓷介质材料。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
[0005] -种耐高功率型无铅环保陶瓷介质材料，包括主晶相、副料、改性添加剂及烧结 助熔剂，所述的主晶相结构式为BaTi0 3，所述的副料为SrTi03，所述的改性添加剂为Bi203、 MnC03、Ti02、CaC03、Zr02、Nd 203、Nb205 中的一种或几种；所述的烧结助熔剂为 ZnO、MgO、Si02 中的一种或几种；按摩尔份计，所述主晶相50?65mol%、副料30?45mol%、改性添加剂 2?lOmol%、烧结助熔剂2. 5?lOmol%。
[0006] 所述的主晶相由BaC03、Ti02按摩尔比1 : (1?1. 05)的比例球磨混合均匀，在 1200?1300°C煅烧2?4小时后获得。
[0007] 所述的副料SrTi03由SrC03、Ti02按摩尔比1 :1的比例球磨混合均匀后，在1150? 1250°C煅烧2?4小时后获得。
[0008] 所述的改性添加剂在陶瓷介质材料中的组成以摩尔份计Bi2030. 5?3. Omol%、 MnC030. 1 ?0· 3%、Ti020. 1 ?3. 0%、CaC030. 1 ?2. 0%、Zr020 . 05 ?3. 0%、Nd2030. 05 ? 2. 0%、Nb2050. 05 ?2. 0%。
[0009] 所述的烧结助烙剂在陶瓷介质材料中的组成以摩尔份计ZnOl. 0?5. Omol%、 Mg00. 5 ?4. Omol %、Si020 . 5 ?5. Omol %。
[0010] 使用上述陶瓷介质材料进行干压成型，控制成型密度在3. 85±0. 02g/cm3,成生坯 电容器芯片，然后在1250?1350°C温度烧结电容器芯片2. 5?5小时，再在芯片的两端采 用化学沉积法镀Cu电极，经过引线焊接、环氧树脂包封、树脂硬化、打印标识、电性能测试 等工序形成片式陶瓷电容器。
[0011] 与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
[0012] 本发明主晶相选择具有良好的介电常数，较低的介质损耗角正切值。副料的加入， 能够使材料的介电常数保持在1800左右，并且很好的调节介电常数的温度变化率，使介 电-温度特性近乎线性；改性添加剂的加入，能够使材料保持高的介电常数（ε r)，同时可 以调整本发明材料的介电常数温度系数（α ε )，同时改善材料的介质损耗--频率特性， 使其在高频使用时介质损耗较小，满足用户高频率、高介电常数、小损耗、小体积使用要求； 其中某些氧化物的加入还能抑制瓷体晶粒的异常生长，使晶粒生长均匀，这对提高介质材 料的耐压强度起到很好的作用，并最终使本发明获得的陶瓷电容器具有高可靠性。
[0013] 烧结助熔剂的一个主要作用是降低本发明陶瓷材料的烧结温度，使材料能在小于 1350°C的温度下进行烧结，烧结后的陶瓷体晶粒生长均匀，具有高致密度，进一步保证了制 成的陶瓷电容器具有高可靠性。
[0014] 本发明不含铅Pb、汞Hg、镉Cd、铬Cr等有害元素，介电常数高、小损耗、介质损 耗--频率特性好等特性，瓷料达国际先进水平。
【具体实施方式】
[0015] 下面结合实施例对本发明的内容作进一步详述：
[0016] 一种耐高功率型无铅环保陶瓷介质材料，包括主晶相BaTi03、副料SrTi0 3、改性添 加剂为 Bi203、MnC03、Ti02、CaC0 3、Zr02、Nd203、Nb20 5 中的一种或几种，烧结助熔剂为 Zn0、Mg0、 Si02中的一种或几种；按摩尔份计，所述主晶相50?65Π 1011%、副料30?45Π 1011%，改性添 加剂2?lOmol%、烧结助熔剂2. 5?lOmol%。
[0017] 上述陶瓷介质材料的制备方法：
[0018] 主料BaTi03制备：将纯度为99. 0%以上的原材料BaC03和Ti02按摩尔比1 : (1? 1. 05)的比例球磨混合均勻，在1200?1300°C煅烧2?4小时。
[0019] 副料SrTi03制备：将纯度为99. 0%以上的原材料SrC03和Ti02按摩尔比1 :1的 比例球磨混合均匀后，在1150?1250°C煅烧2?4小时。
[0020] 陶瓷介质材料制备：将主料、副料、改性添加剂和烧结助熔剂按摩尔比进行配料， 经过砂磨机混料研磨使整体粒度达到5μπι以下，向其中添加3%聚乙烯醇溶液后混均，进 行造粒，形成粒度均匀、分布良好的干压成型粉料。
[0021] 实施例1?5号材料配方见表1
[0022] 表1 :主晶相、改性添加剂、烧结助熔剂配方组成
[0023]
【权利要求】
1. 一种耐高功率型无铅环保陶瓷介质材料，其特征在于，包括主晶相、副料、改性添加 剂及烧结助熔剂，所述的主晶相结构式为BaTi0 3，所述的副料为SrTi03，所述的改性添加剂 为Bi203、MnC0 3、Ti02、CaC03、Zr02、Nd20 3、Nb205中的一种或几种；所述的烧结助熔剂为ZnO、 MgO、Si02中的一种或几种。
2. 根据权利要求1所述的一种耐高功率型无铅环保陶瓷介质材料，其特征在于，按摩 尔份计，所述主晶相50?65mol %、副料30?45mol %、改性添加剂2?lOmol %、烧结助烙 剂 2. 5 ?lOmol%。
3. 根据权利要求1所述的一种耐高功率型无铅环保陶瓷介质材料，其特征在于，所述 的主晶相由BaC03、Ti02按摩尔比1 :1?1. 05的比例球磨混合均匀，在1200?1300°C煅 烧2?4小时后获得。
4. 根据权利要求1所述的一种耐高功率型无铅环保陶瓷介质材料，其特征在于，所述 的副料SrTi03由SrC0 3、Ti02按摩尔比1 :1的比例球磨混合均匀后，在1150?1250°C煅烧 2?4小时后获得。
5. 根据权利要求1所述的一种耐高功率型无铅环保陶瓷介质材料，其特征在于，所 述的改性添加剂在陶瓷介质材料中的组成以摩尔份计Bi 2030. 5?3. Omol%、MnC030. 1? 0· 3 %、Ti020. 1 ?3. 0 %、CaC030. 1 ?2. 0 %、Zr020 . 05 ?3. 0 %、Nd2030. 05 ?2. 0 %、 Nb2050. 05 ?2. 0%。
6. 根据权利要求1所述的一种耐高功率型无铅环保陶瓷介质材料，其特征在于， 所述的烧结助烙剂在陶瓷介质材料中的组成以摩尔份计ZnOl. 0?5. Omol%、MgOO. 5? 4. Omol %、Si020. 5 ?5. Omol %。
7. 根据权利要求1所述的一种耐高功率型无铅环保陶瓷介质材料，其特征在于，上述 陶瓷介质材料制备电容器时，烧结温度是1250?1350°C，烧结时间为2. 5?5小时。
【文档编号】C04B35/468GK104193328SQ201410445889
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】于金龙, 范垂旭, 史宝林 申请人:鞍山奇发电子陶瓷科技有限公司