CN1037678C - 高性能低温烧结陶瓷 - Google Patents

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Abstract

本发明在电子陶瓷技术领域公开了一种高性能低温烧结陶瓷的配方Bi3xZn2(1-x)Nb2-xO7，其中：0.45≤X≤0.67。这一系统陶瓷具有晶体结构和相组成简单，烧结温度低、烧结范围宽、介电常数高、介质损耗小、频率特性好、绝缘电阻高、介电常数温度系数系列化等优点，可用于通用陶瓷电容器及多层陶瓷电容器，直流和交流中、高压多层陶瓷电容器，以及微波介质谐振器的瓷料。

Description

高性能低温烧结陶瓷
本发明属于电子陶瓷领域，更进一步涉及高性能低温烧结陶瓷技术。
在制备多层陶瓷电容器过程中，内电极将与瓷料同时烧结。目前国际上通用多层陶瓷电容器瓷料的烧结温度集中在1150℃～1300℃范围，这就要求内电极采用贵金属钯或含钯量很高的钯～银合金，从而致使多层陶瓷电容器的成本较高。我国早在70年代就研制出了ZnO-Bi2O3-Nb2O5(ZBN)等低温烧结多层陶瓷电容器瓷料系统。如上海科学出版社于1986年5月出版的《无机介电材料》一书，公开了ZnO-Bi2O3-Nb2O5配方、工艺及其性能。但是，由于对这类瓷料的基础研究不精不细，瓷料结构不明，瓷体的相组成复杂，烧结过程中采用淬火互艺，致使其多层陶瓷电容器产品不能全面达到国家标准中与中、高温多层陶瓷电容器相当的性能，寿命试验结果不理想，可靠性不高，生产上的重现性很差。低温烧结多层陶瓷电容器瓷料只能用作低挡多层陶瓷电容器产品的制造。
本发明的目的是提高现有低温烧结多层陶瓷电容器瓷料系统ZnO-Bi2O3-Nb2O5的性能，使之达到与中、高温多层陶瓷电容器相当的性能。
本发明首先从材料科学的角度出发，查明了ZnO-Bi2O3-Nb2O5(ZBN)三元系统中焦绿石结构相区的形成及分布情况。在此基础上，配制得到了晶体结构和相组成简单、具有完全的焦绿石结构、温度系数系列化的、高性能低温烧结瓷料，可用于通用陶瓷电容器，多层陶瓷电容器，直流和交流中、高压多层陶瓷电容器以及微波介质谐振器。
本发明由ZnO、Bi2O3、Nb2O5组成，其分子通式为：Bi3xZn2(1-x)Nb2-xO7，组份含量为0.45≤x≤0.67。
本发明提供的高性能低温烧结陶瓷，具有以下效果：烧结温度较低，为960℃-1000℃，瓷质致密，介电常数高，为80-160，介电损耗小于或等于6×10-4；绝缘电阻高于或等于1012Ω·cm，介电常数的温度系数覆盖范围宽，为+200ppm/℃-550ppm/℃。
本发明的实施例如下：
实施例1：把配料所需的多种原料ZnO、Bi2O3、Nb2O5按配方Bi3xZn2(1-x)Nb2-xO7，其中x＝0.67，进行充分混合并达到所需的细度，在760-840℃之间进行预烧，保温2小时，将烧块细粉碎后，压制成所需的形状，排胶后的样品在930-1000℃，保温1小时，再随炉自然冷却，成瓷后的试样经被银、烧银后，便可以进行电性能测试和用于制作通用陶瓷电容器。如用于制作多层陶瓷电容器，则按多层陶瓷电容器的通用工艺成膜，印制电极，切块，烧结。如用于制作介质谐振器，可按上述方法干压成型，烧结。
该组瓷料，其性能达到如下指标：
介电常数温度系数α＝+230ppm/℃，介电常数ε＝74，介质损耗tg≤6×10-4，体积电阻率ρ＞1012Ω·cm，绝缘强度＞10MV/m，静态抗弯强度＞80MF。
实施例2：把配料所需的各种原料ZnO，Bi2O3、Nb2O5依照以下配方Bi3xZn2(1-x)Nb2-xO7，其中x＝0.59，按实施例1的工艺过程进行烧结。所得瓷料其性能达到如下指标：介电常数温度系数α＝-210ppm/℃，介电常数ε＝110，介质损耗tg≤6×10，体积电阻率ρ＞1012Ω·cm，绝缘强度＞10MV/m，静态抗弯强度＞80MPa。
实施例3：把配料所需的各种原料ZnO、Bi2O3、Nb2O5依照以下配方Bi3xZn2(1-x)Nb2-xO7，其中x＝0.45，按实施例1的工艺过程进行烧结，所得瓷料其性能达到如下指标：介电常数温度系数α＝-550ppm/℃，介电常数ε＝140，介质损耗tg≤6×10，体积电阻率ρ＞1012Ω·cm，绝缘强度＞10MV/m，静态抗弯强度＞80MPa。

Claims (1)

1、一种多层陶瓷电容器瓷料，属于高性能低温烧结陶瓷，由ZnO、Bi2O3、Nb2O5组成，分子通式为Bi3XZn2(1-X)Nb2-xO7，其特征在于各组份的含量为0.45≤X≤0.67。
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