CN101492293B - 钛酸钡基y5p陶瓷介电材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

钛酸钡基Y5P陶瓷介电材料及制备方法，采用钛酸钡粉料与五氧化二铌、微晶玻璃粉料混合为主组成的配方和相应的烧结制度，可以获得晶粒均匀，高温度稳定性(ΔC/C25℃≤10％)，介电常数较高(ε(25oC，1kHz)≥3000)，介质损耗较小(tgδ(25oC，1kHz)≤60×10-4)，耐压强度大，性能优良的高稳定性的Y5P陶瓷介电材料。适用于滤波、旁路、耦合等电子电路，可用于制作等效串联电阻小、频率阻抗特性好、适合表面安装的多层陶瓷片式电容器(MLCC)，尤其在对温度稳定性要求非常高的电路中

Description

钛酸钡基Y5P陶瓷介电材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种钛酸钡基陶瓷介电材料及其制备方法，具体涉及一种钛酸钡基Y5P陶瓷介电材料及其制备方法。
背景技术
以BaTiO3陶瓷为代表的铁电体具有较高的介电常数，是制造铁电陶瓷介电材料的基础材料，也是目前国内外应用最广泛的电子陶瓷材料。由于体积小、等效串联电阻小、频率阻抗特性好、适合表面安装、环境因素对性能影响小等特点，MLCC已经成为电容器的主流。MLCC的瓷料配方一般要满足X7R(X7代表在工作温区的两个极限温度-55℃和+125℃，R代表电容量的相对于室温25℃时的变化率小于或等于±15％)、Y5P(Y5代表在工作温区的两个极限温度-30℃和+85℃，P代表电容量的相对于室温25℃时的变化率小于或等于±10％)、Y5U(U代表电容量的相对于室温25℃时的变化率-56％～+22％)或Y5V(V代表电容量的相对于室温25℃时的变化率-82％～+22％)其中的一个标准。无论那一个标准，其组成主要成分是钛酸钡(BaTiO3)，然后通过对其进行掺杂改性，达到符合个标准的条件。虽然Y5P温度适用范围没有X7R的温度范围宽，但是其电容量相对于室温的变化率远远小于X7R的容温变化率，Y5P独特的高温度稳定性为其在特定领域的应用提供了广阔的前景。
发明内容
本发明提供了一种温度特性好、介电常数高、介质损耗小的高稳定性钛酸钡基Y5P陶瓷介电材料及制备方法。
为达到上述目的，本发明钛酸钡基Y5P陶瓷介电材料，包括质量百分比90～99％的BaTiO3、0.05～6％的Nb2O5和0～5％的微晶玻璃粉，所述的微晶玻璃粉包括质量百分比30～45％的SiO2、5～15％的Al2O3、15～30％的ZnO、0～10％的B2O3、0～10％的SnO2、2～5％的P2O5和0～1.5％的CuO。
上述钛酸钡基Y5P陶瓷介电材料按下述步骤制备：
1)微晶玻璃粉的制备
按质量百分比将30～45％的SiO2、5～15％的Al2O3、15～30％的ZnO、0～10％的B2O3、0～10％的SnO2、2～5％的P2O5和0～1.5％的CuO在混料机中混合均匀后置于高温电阻炉中于800～1200℃熔炼1～5小时，然后水淬，得到玻璃渣，将玻璃渣干燥后置于球磨机球磨得微晶玻璃粉；
2)按质量百分比将90～99％的BaTiO3、0.05～6％的Nb2O5和0～5％的微晶玻璃粉混合，将混合物与去离子水混合后球磨3小时，烘干，再加入混合物质量7％～11％的粘结剂造粒过筛后在10～60Mpa下压制成圆片形成生坯；
3)最后将生坯在高温电阻炉中经3～7小时自室温升温至600～800℃排胶，再经过2～3小时加热至1100℃～1300℃保温3～5小时即得到钛酸钡基Y5P陶瓷介电材料。
本发明主要是以BaTiO3为基通过掺杂Nb2O5和微晶玻璃粉制备II类陶瓷电容器。通过加入微晶玻璃粉，一方面降低了烧结温度，减少资源浪费，降低成本，同时对陶瓷微观结构造成影响，使得晶粒更加致密，显著改善了该介电材料的电容变化率。本发明的钛酸钡基Y5P陶瓷介电材料介电常数较高(ε(25oC，1kHz)≥3000)，介质损耗较小(tgδ(25oC，1kHz)≤60×10-4)，高温度稳定性(ΔC/C25℃≤10％)，耐压强度大，性能优良，具有广阔的应用发展前景。
具体实施方式
实施例1：按质量百分比将99％的BaTiO3和1％的Nb2O5混合，将混合物与去离子水混合后球磨3小时，烘干，再加入混合物质量8％的粘结剂造粒过筛后在10～60Mpa下压制成圆片形成生坯；最后将生坯在高温电阻炉中经3小时自室温升温至700℃排胶，再经过2小时加热至1100℃保温5小时即得到钛酸钡基Y5P陶瓷介电材料。
实施例2：1)微晶玻璃粉的制备：按质量百分比将40％的SiO2、15％的Al2O3、30％的ZnO、10％的B2O3、4.5％的P2O5和0.5％的CuO在混料机中混合均匀后置于高温电阻炉中于1200℃熔炼1小时，然后水淬，得到玻璃渣，将玻璃渣干燥后置于球磨机球磨得微晶玻璃粉；
2)按质量百分比将90％的BaTiO3、5％的Nb2O5和5％的微晶玻璃粉混合，将混合物与去离子水混合后球磨3小时，烘干，再加入混合物质量10％的粘结剂造粒过筛后在10～60Mpa下压制成圆片形成生坯；
3)最后将生坯在高温电阻炉中经5小时自室温升温至600℃排胶，再经过3小时加热至1200℃保温4小时即得到钛酸钡基Y5P陶瓷介电材料。
实施例3：1)微晶玻璃粉的制备：按质量百分比将45％的SiO2、12％的Al2O3、20％的ZnO、8％的B2O3和10％的SnO2和5％的P2O5在混料机中混合均匀后置于高温电阻炉中于1000℃熔炼3小时，然后水淬，得到玻璃渣，将玻璃渣干燥后置于球磨机球磨得微晶玻璃粉；
2)按质量百分比将95％的BaTiO3、2％的Nb2O5和3％的微晶玻璃粉混合，将混合物与去离子水混合后球磨3小时，烘干，再加入混合物质量7％的粘结剂造粒过筛后在10～60Mpa下压制成圆片形成生坯；
3)最后将生坯在高温电阻炉中经7小时自室温升温至800℃排胶，再经过2.5小时加热至1130℃保温4.5小时即得到钛酸钡基Y5P陶瓷介电材料。
实施例4：1)微晶玻璃粉的制备：按质量百分比将30％的SiO2、15％的Al2O3、30％的ZnO、10％的B2O3、10％的SnO2、3.5％的P2O5和1.5％的CuO在混料机中混合均匀后置于高温电阻炉中于800℃熔炼5小时，然后水淬，得到玻璃渣，将玻璃渣干燥后置于球磨机球磨得微晶玻璃粉；
2)按质量百分比将93％的BaTiO3、6％的Nb2O5和1％的微晶玻璃粉混合，将混合物与去离子水混合后球磨3小时，烘干，再加入混合物质量9％的粘结剂造粒过筛后在10～60Mpa下压制成圆片形成生坯；
3)最后将生坯在高温电阻炉中经6小时自室温升温至630℃排胶，再经过3小时加热至1300℃保温3小时即得到钛酸钡基Y5P陶瓷介电材料。
实施例5：1)微晶玻璃粉的制备：按质量百分比将45％的SiO2、5％的Al2O3、25％的ZnO、9％的B2O3、10％的SnO2、5％的P2O5和1％的CuO在混料机中混合均匀后置于高温电阻炉中于1100℃熔炼2小时，然后水淬，得到玻璃渣，将玻璃渣干燥后置于球磨机球磨得微晶玻璃粉；
2)按质量百分比将96％的BaTiO3、0.05％的Nb2O5和3.95％的微晶玻璃粉混合，将混合物与去离子水混合后球磨3小时，烘干，再加入混合物质量11％的粘结剂造粒过筛后在10～60Mpa下压制成圆片形成生坯；
3)最后将生坯在高温电阻炉中经4小时自室温升温至760℃排胶，再经过2小时加热至1270℃保温3.5小时即得到钛酸钡基Y5P陶瓷介电材料。
实施例6：1)微晶玻璃粉的制备：按质量百分比将45％的SiO2、15％的Al2O3、15％的ZnO、10％的B2O3、10％的SnO2、4％的P2O5和1％的CuO在混料机中混合均匀后置于高温电阻炉中于900℃熔炼4小时，然后水淬，得到玻璃渣，将玻璃渣干燥后置于球磨机球磨得微晶玻璃粉；
2)按质量百分比将94％的BaTiO3、4％的Nb2O5和2％的微晶玻璃粉混合，将混合物与去离子水混合后球磨3小时，烘干，再加入混合物质量7％的粘结剂造粒过筛后在10～60Mpa下压制成圆片形成生坯；
3)最后将生坯在高温电阻炉中经3小时自室温升温至720℃排胶，再经过2小时加热至1180℃保温4小时即得到钛酸钡基Y5P陶瓷介电材料。
实施例7：1)微晶玻璃粉的制备：按质量百分比将44％的SiO2、14％的Al2O3、28％的ZnO、9％的SnO2、4.5％的P2O5和0.5％的CuO在混料机中混合均匀后置于高温电阻炉中于1050℃熔炼3.5小时，然后水淬，得到玻璃渣，将玻璃渣干燥后置于球磨机球磨得微晶玻璃粉；
2)按质量百分比将93％的BaTiO3、3％的Nb2O5和4％的微晶玻璃粉混合，将混合物与去离子水混合后球磨3小时，烘干，再加入混合物质量11％的粘结剂造粒过筛后在10～60Mpa下压制成圆片形成生坯；
3)最后将生坯在高温电阻炉中经7小时自室温升温至680℃排胶，再经过3小时加热至1230℃保温3小时即得到钛酸钡基Y5P陶瓷介电材料。
实施例8：1)微晶玻璃粉的制备：按质量百分比将43％的SiO2、15％的Al2O3、26％的ZnO、8％的B2O3、5％的SnO2、2％的P2O5和1％的CuO在混料机中混合均匀后置于高温电阻炉中于950℃熔炼2.5小时，然后水淬，得到玻璃渣，将玻璃渣干燥后置于球磨机球磨得微晶玻璃粉；
2)按质量百分比将98％的BaTiO3、1％的Nb2O5和1％的微晶玻璃粉混合，将混合物与去离子水混合后球磨3小时，烘干，再加入混合物质量9％的粘结剂造粒过筛后在10～60Mpa下压制成圆片形成生坯；
3)最后将生坯在高温电阻炉中经6小时自室温升温至800℃排胶，再经过2小时加热至1300℃保温3小时即得到钛酸钡基Y5P陶瓷介电材料。

Claims (1)

1.钛酸钡基Y5P陶瓷介电材料的制备方法，其特征在于：
1)微晶玻璃粉的制备
按质量百分比将30～45％的SiO2、5～15％的Al2O3、15～30％的ZnO、0～10％的B2O3、0～10％的SnO2、2～5％的P2O5和0～1.5％的CuO在混料机中混合均匀后置于高温电阻炉中于800～1200℃熔炼1～5小时，然后水淬，得到玻璃渣，将玻璃渣干燥后置于球磨机球磨得微晶玻璃粉；
2)按质量百分比将90～99％的BaTiO3、0.05～6％的Nb2O5和0～5％的微晶玻璃粉混合，将混合物与去离子水混合后球磨3小时，烘干，再加入混合物质量7％～11％的粘结剂造粒过筛后在10～60Mpa下压制成圆片形成生坯；
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Denomination of invention: Barium titanate based Y5P ceramic dielectric material and method of producing the same

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