本发明涉及电子元件与材料技术领域，具体涉及一种陶瓷电容器用介质材料及其制备工艺。
背景技术：
近几年来，在高端民用产品市场中随着电力系统和脉冲功率的不断升级改造，例如遮断器、负载关闭器、高压电源等的设备对陶瓷电容器提出了高耐电压、低损耗、高可靠性、小型化和大容量等的要求。目前我国加大了对激光武器和电磁武器等的研究，并取得了一定的成果。激光武器需要瞬间提供巨大的能量，这种功能通过电路中的超高压电容倍压来实现，并且超高压电容器是电路中的核心器件。由于国内原材料的限制，我国在军事领域对超高压电容器的需求主要依赖进口，这给我国的国防安全带来了一定的风险。目前所需的超高压陶瓷电容器用介质材料不仅要求耐电压更高，而且还需要较小的介质损耗及较高的体积电阻率，以满足超高压电容器高可靠性。目前有些陶瓷电容器的电介质中含有铅和镉，在陶瓷电容器的生产、使用和废弃过程中对人体和环境的危害较大，其介电常数小，耐电压较低，使用效果及性能不理想，满足不了人们对其需求。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种陶瓷电容器用介质材料及其制备工艺，该种陶瓷电容器介质材料及介电常数高，耐电压高，电容温度变化率小，符合y5u特性的要求，不含铅，对环境无污染，制备简单方便，烧结温度低，能耗少，适宜推广应用。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种陶瓷电容器用介质材料，包括以下按重量份计的原料：batio325-35份、srtio320-30份、bazro310-20份、cazro38-12份、znb2o4玻璃粉5-15份、nb2o54-8份、ceo23-7份、mnco33-5份、gd2o33-5份和凹凸棒粘土15-25份。
进一步地，所述介质材料包括以下按重量份计的原料：batio330份、srtio325份、bazro315份、cazro310份、znb2o4玻璃粉10份、nb2o56份、ceo25份、mnco34份、gd2o34份和凹凸棒粘土20份。
进一步地，所述batio3是采用如下工艺制备：将常规的化学原料baco3和tio2按1:1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于1120-1210℃保温60-80min，固相反应合成batio3，冷却后研磨过150-250目筛，备用。
进一步地，所述srtio3是采用如下工艺制备：将常规的化学原料srco3和tio2按1:1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于1020-1140℃保温80-100min，固相反应合成srtio3，冷却后研磨过150-250目筛，备用。
进一步地，所述cazro3是采用如下工艺制备：将常规的化学原料cao和zro2按1:1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于1140-1220℃保温70-90min，固相反应合成cazro3，冷却后研磨过150-250目筛，备用。
进一步地，所述bazro3是采用如下工艺制备：将常规的化学原料bao和zro2按1:1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于1080-1160℃保温60-80min，固相反应合成bazro3，冷却后研磨过150-250目筛，备用。
上述的一种陶瓷电容器用介质材料的制备工艺，按照以下步骤进行：
(1)按所述重量份配比称取原料，将所述凹凸棒粘土置于8％-12％的盐酸溶液中浸泡40-60min，抽滤后将所得物料烘干，再在250-350℃下进行高温煅烧1-2h，取出冷却后通过研磨机研磨成120-160目的细粉，备用；
(2)将所有原料输送至行星球磨机中加入去离子水球磨混合，且料:球:水＝1:3:(0.6-0.9)(质量比)，球磨2-4h后，烘干得干粉料；
(3)向干粉料中加入粘合剂进行造粒，混研后过40-60目筛，再在20-30mpa压力下进行干压成生坯片；
(4)将制得的生坯片在稀有气体环境下烧结2-4h，待冷却至780-860℃时保温1-2h，随后随炉冷却，再在480-520℃下保温15-25min进行烧银，形成银电极，再焊引线，进行包封，即可。
进一步地，在步骤(3)中，所述粘合剂采用重量百分比浓度为15-25％的聚乙烯醇水溶液,该聚乙烯醇水溶液的重量为干粉料重量的8-12％。
进一步地，在步骤(4)中，所述稀有气体为氮气或者氩气，烧结温度为980-1060℃。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明的电容器介质材料制备简单方便，相比现有技术中的工艺流程，其烧结温度低，能耗少，原料中不含铅和镉等有害元素，对环境无污染，对人体无危害，符合国家倡导的绿色环保的标准；
(2)本发明的电容器介质材料的介电常数高，可达20000以上；耐电压程度高，直流耐电压可达20kv/mm以上，交流耐压可达15kv/mm以上；因本发明的电容器介质介电常数高，能实现陶瓷电容器的小型化和大容量,同样能降低成本；
(3)本发明的电容器介质的电容温度变化率小，符合y5u特性的要求；另外因其介质损耗小于0.3％，在使用过程中性能稳定性好，安全性高，适宜推广应用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种陶瓷电容器用介质材料，称取以下原料待用：batio325kg、srtio320kg、bazro310kg、cazro38kg、znb2o4玻璃粉5kg、nb2o54kg、ceo23kg、mnco33kg、gd2o33kg和凹凸棒粘土15kg。
其中，上述的batio3是采用如下工艺制备：将常规的化学原料baco3和tio2按1:1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于1120℃保温60min，固相反应合成batio3，冷却后研磨过150目筛，备用。
上述的srtio3是采用如下工艺制备：将常规的化学原料srco3和tio2按1:1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于1020℃保温80min，固相反应合成srtio3，冷却后研磨过150目筛，备用。
上述的cazro3是采用如下工艺制备：将常规的化学原料cao和zro2按1:1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于1140℃保温70min，固相反应合成cazro3，冷却后研磨过150目筛，备用。
上述的bazro3是采用如下工艺制备：将常规的化学原料bao和zro2按1:1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于1080℃保温60min，固相反应合成bazro3，冷却后研磨过150目筛，备用。
上述的一种陶瓷电容器用介质材料的制备工艺，按照以下步骤进行：
(1)先将称取的凹凸棒粘土置于8％的盐酸溶液中浸泡40min，抽滤后将所得物料烘干，再在250℃下进行高温煅烧1h，取出冷却后通过研磨机研磨成120目的细粉，备用；
(2)再将所有原料输送至行星球磨机中加入去离子水球磨混合，且料:球:水＝1:3:0.6(质量比)，球磨2h后，烘干得干粉料；
(3)之后向干粉料中加入其重量8％重量百分比浓度为15％的聚乙烯醇水溶液进行造粒，混研后过40目筛，再在20mpa压力下进行干压成生坯片；
(4)然后将制得的生坯片在充满氮气环境下烧结2h，烧结温度控制在980℃，待冷却至780℃时保温1h，随后随炉冷却，再在480℃下保温15min进行烧银，形成银电极，再焊引线，进行包封，即制得本发明的陶瓷电容器用介质材料。
实施例2
一种陶瓷电容器用介质材料，称取以下原料待用：batio330kg、srtio325kg、bazro315kg、cazro310kg、znb2o4玻璃粉10kg、nb2o56kg、ceo25kg、mnco34kg、gd2o34kg和凹凸棒粘土20kg。
其中，上述的batio3是采用如下工艺制备：将常规的化学原料baco3和tio2按1:1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于1160℃保温70min，固相反应合成batio3，冷却后研磨过200目筛，备用。
上述的srtio3是采用如下工艺制备：将常规的化学原料srco3和tio2按1:1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于1080℃保温90min，固相反应合成srtio3，冷却后研磨过200目筛，备用。
上述的cazro3是采用如下工艺制备：将常规的化学原料cao和zro2按1:1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于1180℃保温80min，固相反应合成cazro3，冷却后研磨过200目筛，备用。
上述的bazro3是采用如下工艺制备：将常规的化学原料bao和zro2按1:1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于1120℃保温70min，固相反应合成bazro3，冷却后研磨过200目筛，备用。
上述的一种陶瓷电容器用介质材料的制备工艺，按照以下步骤进行：
(1)先将称取的凹凸棒粘土置于10％的盐酸溶液中浸泡50min，抽滤后将所得物料烘干，再在300℃下进行高温煅烧1.5h，取出冷却后通过研磨机研磨成140目的细粉，备用；
(2)再将所有原料输送至行星球磨机中加入去离子水球磨混合，且料:球:水＝1:3:0.8(质量比)，球磨3h后，烘干得干粉料；
(3)之后向干粉料中加入其重量10％重量百分比浓度为20％的聚乙烯醇水溶液进行造粒，混研后过50目筛，再在25mpa压力下进行干压成生坯片；
(4)然后将制得的生坯片在充满氩气环境下烧结3h，烧结温度控制在1020℃，待冷却至820℃时保温1.5h，随后随炉冷却，再在500℃下保温20min进行烧银，形成银电极，再焊引线，进行包封，即制得本发明的陶瓷电容器用介质材料。
实施例3
一种陶瓷电容器用介质材料，称取以下原料待用：batio335kg、srtio330kg、bazro320kg、cazro312kg、znb2o4玻璃粉15kg、nb2o58kg、ceo27kg、mnco35kg、gd2o35kg和凹凸棒粘土25kg。
其中，上述的batio3是采用如下工艺制备：将常规的化学原料baco3和tio2按1:1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于1210℃保温80min，固相反应合成batio3，冷却后研磨过250目筛，备用。
上述的srtio3是采用如下工艺制备：将常规的化学原料srco3和tio2按1:1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于1140℃保温100min，固相反应合成srtio3，冷却后研磨过250目筛，备用。
上述的cazro3是采用如下工艺制备：将常规的化学原料cao和zro2按1:1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于1220℃保温90min，固相反应合成cazro3，冷却后研磨过250目筛，备用。
上述的bazro3是采用如下工艺制备：将常规的化学原料bao和zro2按1:1摩尔比配料，研磨混合均匀后放入氧化铝坩埚内于1160℃保温80min，固相反应合成bazro3，冷却后研磨过250目筛，备用。
上述的一种陶瓷电容器用介质材料的制备工艺，按照以下步骤进行：
(1)先将称取的凹凸棒粘土置于12％的盐酸溶液中浸泡60min，抽滤后将所得物料烘干，再在350℃下进行高温煅烧2h，取出冷却后通过研磨机研磨成160目的细粉，备用；
(2)再将所有原料输送至行星球磨机中加入去离子水球磨混合，且料:球:水＝1:3:0.9(质量比)，球磨4h后，烘干得干粉料；
(3)之后向干粉料中加入其重量12％重量百分比浓度为25％的聚乙烯醇水溶液进行造粒，混研后过60目筛，再在30mpa压力下进行干压成生坯片；
(4)然后将制得的生坯片在充满氮气环境下烧结4h，烧结温度控制在1060℃，待冷却至860℃时保温2h，随后随炉冷却，再在520℃下保温25min进行烧银，形成银电极，再焊引线，进行包封，即制得本发明的陶瓷电容器用介质材料。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。