.%氧化锌复相陶瓷。
[0029] 实施例2
[0030] (1)将BaC03，SrC03和Ti02原料粉末分别按Ba Q.4Sr〇.6Ti03化学式称量配料；
[0031] (2)将步骤(1)配制好的化学原料放入球磨罐，加入氧化锆球和去离子水中球磨24 小时(粒径为l〇〇nm~500nm)，将球磨后的粉料在干燥箱中烘干后120目过筛。将制得的粉料 1150°(：煅烧3小时后，过120目筛，制得8&().43^).6110 3粉料；
[0032] (3)将步骤(2)制得的Bao.4Sn).6Ti03粉料与氧化锌分明按质量比99:1进行配料，研 磨后烘干，120目过筛，制得陶瓷粉料；
[0033] (4)将步骤(3)制得的粉末装入直径为1 Omm的石墨模具，放入放电等离子烧结系统 在1000°C、30MPa机械压力下烧结5分钟。从室温到900°C的升温速率为100°C/min，从900°C 到980 °C升温速率为40 °C/min，980 °C到1000 °C升温速率为20 °C/min，1000 °C保温5min，烧结 完成后，卸去压力并随炉冷。
[0034] (5)将步骤(4)制得的陶瓷样品在磨去粘附的石墨纸后在空气中1000°C下热处理3 小时。从室温到l〇〇〇°C的升温速率为5°C/min，1000°C保温3h，处理完成后随炉冷。并在空气 气氛下，将其在l〇〇〇°C下热处理3小时得到具有高储能密度的99wt. %Ba〇.4Sr〇.6Ti03-lwt. %氧化锌复相陶瓷。
[0035] 实施例3
[0036] (1)将BaC03，SrC03和Ti02原料粉末分别按Ba Q.4Sr〇.6Ti03化学式称量配料；
[0037] (2)将步骤(1)配制好的化学原料放入球磨罐，加入氧化锆球和去离子水中球磨24 小时(粒径为l〇〇nm~500nm)，将球磨后的粉料在干燥箱中烘干后120目过筛。将制得的粉料 1150°(：煅烧3小时后，过120目筛，制得8&().43^).6110 3粉料；
[0038] (3)将步骤(2)制得的Bao. 4Sr〇. 6T i 03粉料与氧化锌分明按质量比9 7:3进行配料，研 磨后烘干，120目过筛，制得陶瓷粉料；
[0039] (4)将步骤(3)制得的粉末装入直径为10mm的石墨模具，放入放电等离子烧结系统 在1000°C、30MPa机械压力下烧结5分钟。从室温到900°C的升温速率为100°C/min，从900°C 到980 °C升温速率为40 °C/min，980 °C到1000 °C升温速率为20 °C/min，1000 °C保温5min，烧结 完成后，卸去压力并随炉冷。
[0040] (5)将步骤(4)制得的陶瓷样品在磨去粘附的石墨纸后在空气中1000°C下热处理3 小时。从室温到l〇〇〇°C的升温速率为5°C/min，1000°C保温3h，处理完成后随炉冷。并在空气 气氛下，将其在l〇〇〇°C下热处理3小时得到具有高储能密度的97wt. %Ba〇.4Sr〇.6Ti03-3wt. %氧化锌复相陶瓷。
[0041] 对比例1
[0042]提供纯Bao. 4Sr〇. 6T i03陶瓷的放电等离子烧结制备过程：
[0043] (1)将BaC03，SrC03和Ti02原料粉末分别按BaQ.4Sr〇. 6Ti03化学式称量配料；
[0044] (2)将步骤(1)配制好的化学原料放入球磨罐，加入氧化锆球和去离子水球磨24小 时(粒径为l〇〇nm~500nm)，将球磨后的粉料在干燥箱中烘干后120目过筛。随后在1150 °C煅 烧3小时后再次120目过筛；
[0045] (3)将步骤(2)制得的粉末装入直径为1 Omm的石墨模具，放入放电等离子烧结系统 在1050°C、30MPa机械压力下烧结5分钟。从室温到950°C的升温速率为100°C/min，从950°C 到 1030°C 升温速率为 40°C/min，1030°C 到 1050°C 升温速率为 20°C/min，1050°C 保温 5min，烧 结完成后，卸去压力并随炉冷。
[0046] (4)将步骤(3)制得的陶瓷样品在磨去粘附的石墨纸后在空气中1000°C下热处理3 小时。从室温到1000 °C的升温速率为5 °C /min，1000 °C保温2h，处理完成后随炉冷，得到 Ba0.4Sr〇.6Ti03 陶瓷。
[0047 ] 将实施例1~3和对比例1制备得到的圆柱形电介质陶瓷样品用砂纸磨至0.2 Omm厚 度，表面喷上金电极后，利用铁电分析仪测量其60Hz频率下的电滞回线，利用积分法计算其 储能密度。
[0048] 表 1
[0049]
[0050] 表1示出了利用本发明的制备方法制得的（lOO-x)wt. %Ba〇.4Sr〇.6Ti〇3-x wt. %氧 化锌(x = 0.5，1，3)复相陶瓷和利用放电等离子烧结方法制备的Ba〇. 4SrQ. 6Ti03陶瓷在室温、 60Hz频率下的介电击穿强度和储能密度，由表1可知，本发明制得的高储能密度钛酸锶钡-氧化锌复相陶瓷在室温下最高储能密度为1.55J/cm 3,而利用放电等离子烧结方法制备的 纯BaQ.4SrQ.6Ti0 3陶瓷的室温下储能密度仅为1.28J/cm3。
[0051]由图2,3,4可证明，添加氧化锌相后，复合陶瓷的击穿场强、储能密度显著提高。相 比于纯钛酸锶钡陶瓷，添加了质量分数为0.5%、1.0%、3%的氧化锌相后，击穿场强从 230kV/cm增大到2401^/〇11、2601^/〇11、2601^/〇11。因此其储能密度也相应提高，在添加量为 1.0 %时达到最高为1.55J/cm3，较纯钛酸锶钡陶瓷提高了 21 %。
【主权项】
1. 一种高储能密度钛酸锶钡-氧化锌复相陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步 骤： (1) 将原料BaC〇3，SrC〇3和Ti〇2按BaQ.4Sr〇.6Ti03化学式配料，研磨至粒径为lOOnm~500nm 后烘干，过筛； (2) 将步骤（1)制得的粉料1150 °C煅烧3小时后，过筛，制得Bao. 4Sr〇. 6T i 03粉料； (3) 将步骤⑵制得的Ba〇.4Sr〇.6Ti〇3粉料与ZnO粉末按质量比（100-x) :x进行配料，研磨 后烘干，过筛，制得陶瓷粉料； (4) 将步骤(3)制得的陶瓷粉料装入模具，利用放电等离子烧结系统在真空环境中1000 °(：进行烧结，制得陶瓷烧结体； (5) 空气气氛下，将步骤(4)制得的陶瓷烧结体1000°C热处理3小时，制得所述高储能密 度钛酸锶钡-氧化锌复相陶瓷。2. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1)、（3)中，研磨的方法为:将原料 放入球磨罐，加入氧化锆球和去离子水进行球磨。3. 如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，Bao. 4Sr〇. 6T i 03粉料与ΖηΟ粉末 的质量比（1〇〇_χ) :χ，χ = 〇·5~3.0。4. 如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤⑶中，BaQ.4SrQ.6Ti0 3粉料与ΖηΟ粉末 的质量比（l〇〇-x):x，x = 〇.5、l.〇S3.0。
【专利摘要】本发明公开了一种高储能密度钛酸锶钡-氧化锌复相陶瓷的制备方法，该方法首先将原料BaCO3，SrCO3和TiO2按Ba0.4Sr0.6TiO3化学式配料，制得Ba0.4Sr0.6TiO3粉料；然后将Ba0.4Sr0.6TiO3粉料与ZnO粉末按质量比(100-x)：x进行配料，制得陶瓷粉料；最后将陶瓷粉料装入模具，利用放电等离子烧结系统在真空环境中1000℃进行烧结，制得陶瓷烧结体，热处理后制得高储能密度钛酸锶钡复相陶瓷。本发明方法制备的具高储能密度的钛酸锶钡-氧化锌复相陶瓷，其储能密度提高，介电击穿场强大幅提高，可用于高密度储能电容器等元器件，在大功率和脉冲功率领域有着极大的应用价值。
【IPC分类】C04B35/622, C04B35/468
【公开号】CN105622092
【申请号】CN201511015937
【发明人】吴勇军, 邱维君, 刘小强, 陈湘明
【申请人】浙江大学
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月29日