CN101131894A - 一种高压陶瓷电容器介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高压陶瓷电容器介质，特指一种(Ba，Sr)TiO3高压陶瓷电容器介质，采用常规的高压陶瓷电容器介质制备方法来制备得到无铅高压陶瓷电容器介质，具体为：组分以重量百分比计算，由65％～90％BaTiO3，1％～15％SrTiO3，6％～20％CaZrO3组成，其中CaZrO3经球磨、干燥以后采用甲基苯基羟基硅油和乙烯基三乙氧基硅烷作为协同处理剂进行处理，具体为：CaZrO3100份，甲基苯基羟基硅油0.5～1.5份，乙烯基三乙氧基硅烷0.5～1.5份，将三种原料计量好球磨、球磨后加热至130～150℃干燥2～5小时，出料后待用。本发明配方组分简单，成本低，工艺简单，采用常规的高压陶瓷电容器介质制备工艺即可进行制备。
Description
技术领域
本发明涉及高压陶瓷电容器介质，特指一种(Ba，Sr)TiO3高压陶瓷电容器介质，采用常规的高压陶瓷电容器介质制备方法来制备得到无铅高压陶瓷电容器介质。
背景技术
彩电、航天、火箭、导弹、航海等领域迫切需要击穿电压高、温度稳定性好、损耗小、体积小、可靠性高的陶瓷电容器。
通常用于生产高压陶瓷电容器的介质中含有一定量的铅，这不仅在生产过程中对人体造成危害，而且对哇能稳定性有不良影响。
中国期刊《电子元件与材料》第8卷第5期(1989年10月)在“高介高压2B4介质陶瓷”一文中公开了一种高压陶瓷电容器的介质材料，该介质材料采用97.8Wt％BaTiO3+0.8Wt％BiO3+0.7Wt％Nb2O2+0.SWt％CeO2十0.2Wt％MnO2的配方，以常规的工艺制备试样，其介电常数ε为2500～2600，tgδ为0.5～1.4％，直流耐压强度为7KV/mm。该介质虽属无铅介质材料，但它存在耐高压性较差，稳定性也较差。
专利“高压陶瓷电容器介质的制造方法”(专利号91101958.8)，其采用非常规工艺制备介质，即流延成型膜，然后叠层介质体，将多层介质体进行真空加热匀压、冲片、然后进行排胶、烧成而得。该专利的缺点是制备工艺方法复杂、导致产品制造成本增加，按其介质配方制造所得的高压陶瓷电容器的电容温度系数大，导致使用过程中性育墩动大，电容器使用安全性差。
专利“一种高压陶瓷电容器介质”(专利号200410041863.X)中介绍了一种(Ba，Sr)TiO3高压陶瓷电容器介质的配方，该配方中除了最基本(Ba，Sr)TiO3组分，至少还含有3种其他组分，而在优选配方中，除了最基本(Ba，Sr)TiO3组分，还含有多达6种其他组分，制备非常繁琐，不利于工业化生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种配方较为简单(Ba，Sr)TiO3的高压陶瓷电容器介质，采用电容级原料以及常规的高压陶瓷电容器介质制备工艺即可进行制备。
一种高压陶瓷电容器介质，组分以重量百分比计算，由65％～90％BaTiO3，1％～15％SrTiO3，6％～20％CaZrO3组成，其中CaZrO3经球磨、干燥以后采用甲基苯基羟基硅油和乙烯基三乙氧基硅烷作为协同处理剂进行处理，具体为：CaZrO3100份，甲基苯基羟基硅油0.5～1.5份，乙烯基三乙氧基硅烷0.5～1.5份，将三种原料计量好球磨、球磨后加热至130～150℃干燥2～5小时，出料后待用。
上述高压陶瓷电容器介质配方中采用甲基苯基羟基硅油和乙烯基三乙氧基硅烷作为协同处理剂对CaZrO3进行处理，具体为：CaZrO3100份，甲基苯基羟基硅油1.5份，乙烯基三乙氧基硅烷1份，将三种原料计量好球磨、球磨后加热至150℃干燥4小时，出料后待用。
上述高压陶瓷电容器介质配方优选下列方案：BaTiO3 75％～85％，3％～10％SrTiO3，10％～18％CaZrO3。
上述高压陶瓷电容器介质配方优选下列方案：BaTiO3 80％～84％，SrTiO34％～8％，CaZrO3 12％～16％。
上述高压陶瓷电容器介质配方优选下列方案：BaTiO3 81％，SrTiO3 5％，CaZrO3 14％。
本发明配方组分简单，成本低，工艺简单，采用常规的高压陶瓷电容器介质制备工艺即可进行制备。
具体实施方式
上述配方的主要原料采用电容器级纯，在制备时首先采用常规的化学原料用固相法分别合成BaTiO3、SrTiO3、CaZrO3，其中CaZrO3经球磨、干燥以后采用甲基苯基羟基硅油和乙烯基三乙氧基硅烷作为协同处理剂进行处理，具体为：CaZrO3 100份，甲基苯基羟基硅油1.5份，乙烯基三乙氧基硅烷1份，将三种原料计量好球磨、球磨后加热至1150℃干燥4小时，出料后待用，然后按表1中所列配方配料，将配好的料用蒸馏水或去离子水采用行星球磨机球磨混合，料∶球∶水(重量比)为1∶3∶1，球磨8小时后，烘干得干粉料，在干粉料中加入占其重量8％的浓度为12％的聚乙烯醇溶液，进行造粒，混研后过筛，再进行干压成生坯片，然后在温度为1300′C～1400℃下保温2～4小时进行排胶和烧成，再在780℃～850℃下保温30分钟进行烧银，形成银电极，再焊引线，进行包封，即得电容器，可以测试其介电性能。上述各配方试样的介电性能列于下表2。
表1
| 试样编号 | 成分(重量％) | ||
| BaTiO3 | SrTiO3 | CaZrO3 | |
| 1 | 81 | 5 | 14 |
| 2 | 85 | 5 | 10 |
| 3 | 75 | 8 | 17 |
| 4 | 80 | 8 | 12 |
| 5 | 84 | 4 | 16 |
| 6 | 90 | 4 | 6 |
| 7 | 65 | 15 | 20 |
表2
| 试样编号 | 介电常数ε | 介质损耗(×10-4) | 绝缘电阻×10Ω.cm | 电容温度变化率％(-55℃～+125℃) | 耐直流电压(KV/mm) |
| 1 | 3450 | 90 | ≥50 | -1.5，+4 | ≥11 |
| 2 | 3550 | 85 | ≥50 | -6，+5 | ≥11 |
| 3 | 3100 | 83 | ≥50 | -3，+4 | ≥9 |
| 4 | 3150 | 83 | ≥50 | -2，+5.5 | ≥10 |
| 5 | 3230 | 88 | ≥50 | -6，+6 | ≥9 |
| 6 | 3700 | 89 | ≥50 | -10，+11 | ≥12 |
| 7 | 2800 | 79 | ≥50 | -3，+6 | ≥8 |
本发明与现有技术相比，有如下优点：
1、配方组分简单，耐压高，可达9KV/mm以上，最高耐压可达11KV/mm以上。
2、电容温度变化率小，介电常数ε＝3450时，电容温度变化率ΔC/C(-55℃～+125℃)仅为-1.5，+4，使用过程中性能稳定性好，安全性高。
3、成本低，主要原料采用电容级纯即可带储出本发明的陶瓷介质。
4、工艺简单，采用常规的高压陶瓷电容器介质制备工艺即可进行制备。
5、本发明提供的高压陶瓷电容器介质组分不含铅，对生产环境无污染影响。
Claims (5)
1.一种高压陶瓷电容器介质，组分以重量百分比计算，由65％～90％BaTiO3，1％～15％SrTiO3，6％～20％CaZrO3组成，其中CaZrO3经球磨、干燥以后采用甲基苯基羟基硅油和乙烯基三乙氧基硅烷作为协同处理剂进行处理，具体为：CaZrO3100份，甲基苯基羟基硅油0.5～1.5份，乙烯基三乙氧基硅烷0.5～1.5份，将三种原料计量好球磨、球磨后加热至130～150℃干燥2～5小时即可。
2.权利要求1所述的一种高压陶瓷电容器介质，其特征在于：采用甲基苯基羟基硅油和乙烯基三乙氧基硅烷作为协同处理剂对CaZrO3进行处理，具体为：CaZrO3100份，甲基苯基羟基硅油1.5份，乙烯基三乙氧基硅烷1份，将三种原料计量好球磨、球磨后加热至150℃干燥4小时即可。
3.权利要求1所述的一种高压陶瓷电容器介质，其特征在于：组分以重量百分比计算，BaTiO3 75％～85％，3％～10％SrTiO3，10％～18％CaZrO3。
4.权利要求3所述的一种高压陶瓷电容器介质，其特征在于：组分以重量百分比计算，BaTiO3 80％～84％，SrTiO3 4％～8％，CaZrO3 12％～16％。
5.权利要求3或4所述的一种高压陶瓷电容器介质，其特征在于：组分以重量百分比计算，BaTiO3 81％，SrTiO3 5％，CaZrO3 14％。
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