一种降低SCT容量温度系数且提高介电常数的方法与流程

一种降低sct容量温度系数且提高介电常数的方法
技术领域
1.本发明涉及介电陶瓷技术领域，尤其涉及一种降低sct容量温度系数且提高介电常数的方法。


背景技术：

2.目前srtio3系复合功能陶瓷主要是srtio3和(sr
1-x
ca
x
)tio3体系(sct)。制备srtio3系陶瓷材料的方法有共沉淀法、二次烧成制备法、溶胶-凝胶法和固相烧结法等。共沉淀法制备的原料具有均匀性好和烧结活性高等优点，但成本较高、产量较低；二次烧成制备法需要经过两次烧结，且烧结过程中需要通入还原性气氛，工艺过程较为复杂，控制难度也比较大；溶胶-凝胶法由于掺入了玻璃相降低了烧结温度，但成本较高且工艺复杂，在生产中比较难以实现；固相烧结法是将多种氧化物粉料混合、球磨和烧结的一种制备方法，工艺简单，成本较低，但是烧结温度较高。
3.sct是一种介电常数高达235的微波陶瓷介质材料，属于钛酸锶系电子陶瓷，常用于制造高压电容器、晶界层电容器和压敏电阻等其他电子元件，具有优良的铁电特性和介电特性。但由于其大的容量温度系数，难以在不同温度下保持性能的稳定。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种降低sct容量温度系数且提高介电常数的方法。所述方法可以使sct具有较低的容量温度系数，且提高介电常数。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.本发明提供了一种降低sct容量温度系数且提高介电常数的方法，包括以下步骤：
7.将sct和铋的氧化物第一混合，得到混合掺杂料；
8.将所述混合掺杂料和聚乙烯醇第二混合后，依次进行压片和烧结，得到bi掺杂的sct。
9.优选的，所述第一混合的方式为球磨；
10.所述球磨的转速为35～38rpm，时间为6～7h。
11.优选的，所述sct和铋的氧化物的摩尔比为100：(4～6)。
12.优选的，所述混合掺杂料和聚乙烯醇的质量比为100：(30～40)。
13.优选的，所述压片后得到的片状物的厚度为0.2～0.4mm。
14.优选的，所述烧结的温度为1350～1360℃，保温时间为8～10h。
15.优选的，所述sct的制备方法包括以下步骤：
16.将srco3、caco3和tio2混合，得到混合物；
17.将所述混合物压制成块后，进行焙烧，得到sct。
18.优选的，所述混合的方式为球磨；所述球磨的转速为35～38rpm，时间为6～7h。
19.优选的，所述焙烧的温度为1050～1250℃，时间为4h。
20.本发明提供了一种降低sct容量温度系数且提高介电常数的方法，包括以下步骤：
将sct和铋的氧化物第一混合，得到混合掺杂料；将所述混合掺杂料和聚乙烯醇第二混合后，依次进行压片和烧结，得到bi掺杂的sct。本发明通过掺杂bi元素使所述sct材料改善晶粒结构，促进晶粒长大，减少孔隙率，改善其正负温度下的容量温度系数，且提高材料介电常数。
附图说明
21.图1为实施例1所述的bi掺杂的sct基片的sem图；
22.图2为对比例1所述的sct基片的sem图。
具体实施方式
23.本发明提供了一种降低sct容量温度系数且提高介电常数的方法，包括以下步骤：
24.将sct和铋的氧化物第一混合，得到混合掺杂料；
25.将所述混合掺杂料和聚乙烯醇第二混合后，依次进行压片和烧结，得到bi掺杂的sct。
26.在本发明中，若无特殊说明，所有制备原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。
27.本发明将sct和铋的氧化物第一混合，得到混合掺杂料。
28.在本发明中，所述sct的制备方法优选包括以下步骤：将srco3、caco3和tio2混合，得到混合物；将所述混合物压制成块后，进行焙烧，得到sct。
29.本发明将srco3、caco3和tio2混合，得到混合物。
30.在本发明中，所述(sr
1-x
ca
x
)tio3中x的优选值为0.3～0.8，更优选为0.4～0.6，最优选为0.6。
31.在本发明中，所述混合的方式优选为球磨，所述球磨的转速优选为35～38rpm，更优选为35～37.5rpm，最优选为37.2rpm；所述球磨的时间优选为6～7h，更优选为6.2～6.8h，最优选为6.4～6.6h。
32.所述混合后，本发明还优选包括依次进行的干燥、研磨和过筛。在本发明中，所述干燥的方式优选为烘干；所述烘干的温度优选为90～110℃，更优选为95～105℃，最优选为98～102℃；所述烘干的时间优选为3～6h，更优选为3.5～5h，最优选为4～5h。本发明对所述研磨的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明中，所述过筛优选为过100目筛。
33.得到混合物后，本发明将所述混合物压制成块后，进行焙烧，得到sct。
34.本发明对所述压制成块的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
35.在本发明中，所述焙烧优选在空气气氛中进行；所述焙烧的温度优选为1050～1250℃，更优选为1100～1200℃，最优选为1130～1160℃，所述焙烧的时间优选为4h。
36.所述焙烧完成后，本发明还优选包括依次进行的破碎、研磨和过筛；本发明对所述破碎和研磨的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明中，所述过筛采用的筛网优选为100目筛网。
37.在本发明中，所述铋的氧化物优选为三氧化二铋。
38.在本发明中，所述sct和铋的氧化物的摩尔比优选为100：(4～6)，更优选为100：
(4.5～5.5)，最优选为100：(4.8～5.2)。
39.在本发明中，所述第一混合的方式优选为球磨；所述球磨的转速优选为35～38rpm，更优选为35～37.5rpm，最优选为37.2rpm；时间优选为6～7h，更优选为6.2～6.8h，最优选为6.4～6.6h。
40.所述第一混合完成后，本发明还优选包括依次进行的干燥、研磨和过筛。在本发明中，所述干燥的方式优选为烘干，所述烘干的温度优选为90～110℃，更优选为95～105℃，最优选为98～102℃；所述烘干的时间优选为3～6h，更优选为3.5～5h，最优选为4～5h。本发明对所述研磨的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。在本发明中，所述过筛采用的筛网优选为100目筛网。
41.得到混合掺杂料后，本发明将所述混合掺杂料和聚乙烯醇第二混合后，依次进行压片和烧结，得到bi掺杂的sct。
42.在本发明中，所述混合掺杂料和聚乙烯醇的质量比优选为100：(30～40)，更优选为100：(32～38)，最优选为100：(34～36)。
43.在本发明中，所述聚乙醇为粘结剂，用于聚集所述混合掺杂料，在后续的烧结过程中会挥发。
44.在本发明中，所述第二混合优选在搅拌的条件下进行，本发明对所述搅拌的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程进行即可。
45.本发明对所述压片的过程没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的过程并得到厚度为0.2～0.4mm的片状物即可。
46.所述压片完成后，本发明还优选包括将得到的片状物冲成1英寸*1英寸的方片。
47.在本发明中，所述烧结的温度优选为1350～1360℃，更优选为1352～1358℃，最优选为1353～1356℃；保温时间优选为7～11h，更优选为8～10h，最优选为8.5～9.5h。
48.在本发明中，所述烧结的过程优选为将方片置于承烧板上，再用薄的瓷片压在所述方片上以保证烧结过程中方片不会翘曲。
49.在本发明中，所述bi掺杂的sct包括sct和掺杂在所述sct中的铋元素。在本发明中，所述bi优选为铋的氧化物，更优选为三氧化二铋。在本发明中，所述sct和铋元素的质量比优选为100：(2～8)，更优选为100:(3～7)，最优选为100:(4～6)。
50.下面结合实施例对本发明提供的降低sct容量温度系数且提高介电常数的方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
51.实施例1
52.将4mol srco3、6mol caco3和10mol tio2混合后，球磨6～8h，80～110℃烘干3～6h后，研磨过100目筛网，得到混合物；
53.将所述混合物压制成块，在空气中1150℃焙烧4h，破碎、研磨、过80目筛网，得到sct；
54.将15mol所述sct和2mol的bi2o3混合，球磨6h，90℃烘干5h后，研磨过100目筛网，得到混合掺杂料；
55.将所述混合掺杂料和相对于所述混合掺杂料的35wt％的pva混合，搅拌均匀，使用轧模机轧模成厚度为0.3mm的片，然后冲成1英寸*1英寸的方片；
56.将所述方片置于承烧板上，再用薄的瓷片压在所述方片上以保证烧结过程中方片
不会翘曲，所述烧结的温度为1355℃，时间为8h，得到bi掺杂的sct基片；
57.将所述bi掺杂的sct基片依次进行溅射钛钨层、镍层和金层，然后划切成2.5mm*2.5mm的小片，然后进行sem测试，测试结果如图1所示，由图1可知，掺杂bi元素之后，sct材料的晶粒有所长大，且孔隙明显减少；
58.利用电容计测试其电容量和损耗，利用恒温恒湿箱测试其容量温度系数，测试结果如表1所示。
59.实施例2
60.将4mol srco3、6mol caco3和10mol tio2混合后，球磨6h，90℃烘干5h后，研磨过100目筛网，得到混合物；
61.将所述混合物压制成块，在空气中1050～1250℃焙烧4h，破碎、研磨、过80目筛网，得到sct；
62.将15mol所述sct和2mol的bi2o3混合，球磨6h，90℃烘干5h后，研磨过100目筛网，得到混合掺杂料；
63.将所述混合掺杂料和相对于所述混合掺杂料的35wt％的pva混合，搅拌均匀，使用轧模机轧模成厚度为0.3mm的片，然后冲成1英寸*1英寸的方片；
64.将所述方片置于承烧板上，再用薄的瓷片压在所述方片上以保证烧结过程中方片不会翘曲，所述烧结的温度为1365℃，时间为8～10h，得到bi掺杂的sct基片。
65.对比例1
66.将4mol srco3、6molcaco3和10moltio2混合后，球磨6h，90℃烘干5h后，研磨过100目筛网，得到混合物；
67.将所述混合物压制成块，在空气中1150℃焙烧4h，破碎、研磨、过80目筛网后进行二次球磨6h，90℃烘干5h后，研磨过100目筛网，得到sct；
68.将所述sct和35％的pva混合，搅拌均匀，使用轧模机轧模成厚度为0.3mm的片，然后冲成1英寸*1英寸的方片；
69.将所述方片置于承烧板上，再用薄的瓷片压在所述方片上以保证烧结过程中方片不会翘曲，所述烧结的温度为1365℃，在最高烧结温度下的保温时间为8h，得到sct基片；
70.将所述sct基片依次进行溅射钛钨层、镍层和金层，然后划切成2.5mm*2.5mm的小片，然后进行sem测试，测试结果如图2所示，由图2可知，sct材料本身的晶粒较小，晶界间存在较多小孔隙；
71.利用电容计测试其电容量和损耗，利用恒温恒湿箱测试其容量温度系数，测试结果如表1所示；
72.表1实施例1所述的bi掺杂的sct基片和对比例1所述的sct基片的电容量、损耗和容量温度系数
73.实施例cp(1mhz)d(1mhz)介电常数/k容量温度系数实施例157.261270-1890～2855对比例163.961.4237-1939～-2908实施例257.171211-1894～2840
74.注：cp为材料的容量值，d为材料的损耗；
75.由表1可知，实施例1的介电常数较对比例1提高了约33，负温下的温度变化率改善
了约100左右，正温下的温度变化率同样改善了约100左右。
76.对比实施例1和实施例2可知，改变烧结温度对材料的容量温度系数没有太大影响，但可以提高材料的介电常数。
77.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。