高耐压多层陶瓷电容器介质材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，具体涉及采用掺杂纳米粉体制备无 铅、高耐压且具有优异温度稳定性的X8R型多层陶瓷电容器介质材料的方法。
【背景技术】
[0002] 片式多层陶瓷电容器（Multilayer Ceramic Capacitor，简称MLCC)作为基础电子 元器件，除在智能手机、平板电脑、广播电视、移动通信、家用计算机、家用电器、测量仪器、 医疗设备等民用产品及消费电子中普遍使用外，在航空航天、坦克电子、军用移动通讯、武 器弹头控制和军事信号监控等军用电子设备以及石油勘探等行业都具有相当广泛的应用。 父8尺(-55°(：~150°(：，&〇/(：25^彡±15%)型此(1：用介质材料广泛应用于航空航天、坦克电 子、军用移动通讯、武器弹头控制和军事信号监控等军用电子设备以及石油勘探等行业。钛 酸钡（BaTiO3)基温度稳定型MLCC用介质材料因其对环境无害，一直是研究的热点。
[0003] 然而，现阶段研究的X8R介质材料，其采用传统掺杂方法制备的材料，但在该工作 温区范围内，该系列陶瓷电容器介质容量变化率虽能达到X8R的要求，但其介电损耗仍在 1 %以上，且耐压强度并非很高（7kv/mm)，因此不能完全适应某些特殊场合，如军事工程方 面的应用。利用溶胶-凝胶法制备纳米掺杂粉体，与传统固相法相比可以在原子与分子水 平控制化学反应，此类方法制得的粉体比表面积大和活性高，利于提高其在钛酸钡基介质 材料扩散，使其耐压性能更加优良。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的，在于克服采用传统掺杂方法制备的陶瓷电容器介质的容量变化率 虽能达到X8R的要求，但其耐压特型偏差，甚至组分中含有重金属Pb，危害环境。提供一种 无铅高耐压且利于工业化生产的X8R型多层陶瓷电容器介质材料及其制备方法。
[0005] 本发明通过如下技术方案予以实现。
[0006] -种高耐压多层陶瓷电容器介质材料，以BaTiO3粉体为基料，在此基础上，外加质 量百分比为 〇· 8 ~L 2%的（ZnO)1 x(Nb02.5)x，其中 X = 0· 6 ~0· 8 ;3· 0 ~4. 0%的 CaZrO3; [0007] 所述（ZnO)1 x(Nb02.5)x化合物，利用溶胶凝胶法将原料Ζη(Ν03) · 6H20和Nb 205按 摩尔比1-χ :x/2,其中X = 0· 6~0· 8合成；
[0008] 所述CaZrO3由CaCO 3和ZrO 2按摩尔比I : 1合成；
[0009] 该高耐压多层陶瓷电容器介质材料的制备方法，具有如下步骤：
[0010] (1)溶胶-凝胶法合成（ZnO) i x (Nb02.5) x化合物，其中X = 0· 6~0· 8
[0011] ①配制铌的柠檬酸水溶液
[0012] (a)根据（ZnO)1 x (NbOi5)x，其中 X = 0· 6 ~0· 8 的化学计量比称取 Nb2O5,将 Nb2O5放入氢氟酸中，其中Nb2O5与氢氟酸的摩尔比为1:3,水浴加热至Nb 205全部溶解；
[0013] (b)向上述溶液中加入氨水，调节pH值为9,生成铌酸沉淀；
[0014] (c)抽滤洗涤上述沉淀，然后将铌酸加入柠檬酸的水溶液中，得到铌的柠檬酸水溶 液，其中铌离子与柠檬酸的摩尔比为1:6 ;
[0015] ②将步骤①制得的铌的柠檬酸水溶液中加入乙二醇，加热搅拌，柠檬酸与乙二醇 的摩尔为1:3 ;
[0016] ③配制Zn2+的乙二醇溶液
[0017] 按（ZnO)1 x(Nb02.5)x，其中X = 0. 6~0. 8的计量比，称取六水硝酸锌溶解于乙二 醇中，搅拌均匀；
[0018] ④（ZnO)1 x(Nb02.5)^胶的形成以及（ZnO) i x(Nb02.5)^米粉体的形成
[0019] ⑷将步骤③配置的Zn2+的乙二醇溶液加入步骤②配置的液体中，搅拌均匀得到 (ZnO)丨 x (NbO2.5) x，其中 X = 0· 6 ~0· 8 溶胶；
[0020] (e)将步骤④⑷的（ZnO)1 x(NbO2Jx，其中X = 0· 6~0· 8溶胶置于烘箱中，于 80~120°C烘干，形成干凝胶；
[0021] (f)将步骤④（e)的干凝胶置于高温炉中，于800°C热处理得到（ZnO) l-x(Nb02.5) X，其中X = 〇. 6~0. 8的纳米粉体，再球磨4~6小时，过80目分样筛，备用；
[0022] (2)合成 CaZrO3
[0023] 将CaC03、Zr0j$摩尔比1:1配料，原料与去离子水混合后球磨4小时，于120°C烘 干、过40目分样筛，再于1000°C煅烧2小时，制得CaZrO3;
[0024] (3)以 BaTiO3作为基料，添加 0· 8 ~1. 2% 的（ZnO) ! x(Nb02.5)x，其中 X = 0· 6 ~ 0. 8,及3. 0~4. 0%的CaZrO3;将所配原料与去离子水混合后球磨4~8小时，烘干后加入 质量百分比为7%的粘结剂，过80目分样筛，造粒；
[0025] (4)将步骤⑶的造粒粉料压制成生还，经排胶后，于1250Γ烧结，保温2小时，制 得高耐压多层陶瓷电容器介质材料。
[0026] 所述CaZrO3的添加量为3wt %。
[0027] 所述步骤（4)的生坯为Φ 15X 1~I. 3mm的圆片生坯。
[0028] 所述步骤（4)的生坯经3. 5小时升温至550°C排胶，再经1小时升至1250°C烧结， 保温2小时。
[0029] 本发明的有益效果如下：
[0030] 1.本发明具有优良的介电性能：在-55°C~150°C温区内，电容量变化率在±15% 以内，且具有较高的室温介电常数（~4000)和较低介电损耗（tan δ〈1. 〇% );
[0031] 2.本发明通过添加纳米粉体，有效改善了陶瓷微观结构，提高了耐压性能，其耐压 值达到13kv/mm以上。
【具体实施方式】
[0032] 以下将结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
[0033] 实施例1
[0034] (1)溶胶-凝胶法合成（Zn0)a4(Nb02. 5)Q.6纳米陶瓷粉体
[0035] ①配制铌的柠檬酸水溶液
[0036] (a)称取7. 8853g Nb2O5，将Nb2O5放入40mL氢氟酸中，水浴加热至Nb 205全部溶解；
[0037] (b)向上述溶液中加入氨水，调节pH值为9,生成铌酸沉淀；
[0038] (c)抽滤洗涤上述沉淀，然后将铌酸分别加入柠檬酸的水溶液中，得到铌的柠檬酸 水溶液，其中铌离子与柠檬酸的摩尔比为1:6 ;
[0039] ②分别将步骤①制得的铌的柠檬酸水溶液中加入乙二醇，加热搅拌，柠檬酸与乙 二醇的摩尔为1:3 ;
[0040] ③配制Zn2+的乙二醇溶液
[0041] 按（ZnO)1 x(Nb02.5)x，其中X = 0· 6~0· 8的计量比，称11. 8979g六水硝酸锌溶解 于30ml乙二醇搅拌均匀；
[0042] ④（ZnO)a4(NbOi5)af^胶的形成以及（ZnO)。. 4(他02.5)。.6纳米粉体的形成