CN104591730B - 一种高压电性能陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压电性能陶瓷材料及其制备方法，该高压电性能陶瓷材料，由包含以下重量份的组分制成：二氧化锆60‑75份、氧化镁20‑25份、三氧化二锑2‑3份、硫醇锑2‑3份、二氧化硅1‑2份、硫化钴0.5‑1份、钛酸铅0.5‑1份和亚硝酸钾0.05‑0.5份。本发明还提供了一种高压电性能陶瓷材料的制备方法，该方法包括以下步骤：（1）称取二氧化锆60‑75重量份、氧化镁20‑25重量份、三氧化二锑2‑3重量份、硫醇锑2‑3重量份、二氧化硅1‑2重量份、硫化钴0.5‑1重量份、钛酸铅0.5‑1重量份和铜0‑1重量份，高速搅拌均匀；（2）在步骤1的产物中依次加入充分球磨的亚硝酸钾0.05‑0.5重量份，喷雾造粒，再压制成型，在1250‑1280℃中烧结2‑3小时，得到高压电性能陶瓷材料。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷材料领域，特别涉及一种高压电性能陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
高压电性能发生器要用到很多高压电性能陶瓷电容器和大容量高压电性能电容器。传统一般都使用高压电性能薄膜类的电容器，但是随着陶瓷电容的优势不断体现，薄膜电容器将越来越少的出现在高压电性能发生器中。
通常用于生产高压电性能陶瓷电容器的介质中含有一定量的铅，这不仅在生产、使用和废弃过程中对人体和环境造成危害，而且对性能稳定性也有不良影响。
中国专利97117286.2采用固相法合成等价和异价离子同时取代（Sr2+,Zr4+,Sn4+,Nb5+）BaTiO3固溶体，加入适量的硼铅锌铜玻璃烧结剂，得到介电常数大于等于 16000的陶瓷材料，但是由于该陶瓷材料中加入了一定量的铅，使其耐压较差，仅为700V/mm。
压电陶瓷材料的应用领域很广，主要包括压电驱动元件、高压电性能瓷片电容器。同时，压电陶瓷材料需要优良的机械韧性，能承受高频率下的机电转换。
发明内容
针对上述的需求，本发明特别提供了一种高压电性能陶瓷材料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高压电性能陶瓷材料，由包含以下重量份的组分制成：
二氧化锆 60-75份,
氧化镁 20-25份,
三氧化二锑 2-3份,
硫醇锑 2-3份,
二氧化硅 1-2份,
硫化钴 0.5-1份,
钛酸铅 0.5-1份,
亚硝酸钾 0.05-0.5份。
所述组分还包括铜0-1重量份。
所述硫化钴为硫化钴纳米粒子。
所述硫化钴纳米粒子的粒径为10-12纳米。
一种高压电性能陶瓷材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
（1）称取二氧化锆60-75重量份、氧化镁20-25重量份、三氧化二锑2-3重量份、硫醇锑2-3重量份、二氧化硅1-2重量份、硫化钴0.5-1重量份、钛酸铅0.5-1重量份和铜0-1重量份，高速搅拌均匀；
（2）在步骤1的产物中依次加入充分球磨的亚硝酸钾0.05-0.5重量份，喷雾造粒，再压制成型，在1250-1280℃中烧结2-3 小时，得到高压电性能陶瓷材料。
步骤1中所述高速搅拌的搅拌速率为7000r/min。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
（1）本发明制得的高压电性能陶瓷材料在具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点的同时，还具有高的介电常数。
（2）本发明制得的高压电性能陶瓷材料通过加入硫醇锑和硫化钴使材料的耐氧化性提高。
（3）本发明制得的高压电性能陶瓷材料通过二氧化锆、二氧化硅、钛酸铅以一定比例的加入，使得到的高压电性能陶瓷材料具有高的介电常数，并且由于在原料中并未添加铅，是一种良好的环境友好型材料。
（4）本发明的高压电性能陶瓷材料，在不同的使用环境中仍能保持良好的稳定性和耐候性，并且其其制备方法简单，易于工业化生产。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
（1）称取二氧化锆60kg、氧化镁25kg、三氧化二锑2kg、硫醇锑3kg、二氧化硅1kg、粒径为10纳米的硫化钴纳米粒子0.5kg、钛酸铅1kg和铜1kg，以7000r/min的搅拌速率搅拌均匀；
（2）在步骤1的产物中依次加入充分球磨的亚硝酸钾0.05kg，喷雾造粒，再压制成型，在1250℃中烧结2小时，得到高压电性能陶瓷材料。
制得高压电性能陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。
实施例2
（1）称取二氧化锆75kg、氧化镁23kg、三氧化二锑2kg、硫醇锑2kg、二氧化硅2kg、粒径为12纳米的硫化钴纳米粒子0.5kg、钛酸铅0.5kg和铜0.5kg，以7000r/min的搅拌速率搅拌均匀；
（2）在步骤1的产物中依次加入充分球磨的亚硝酸钾0.05kg，喷雾造粒，再压制成型，在1250℃中烧结2小时，得到高压电性能陶瓷材料。
制得高压电性能陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。
实施例3
（1）称取二氧化锆65kg、氧化镁20kg、三氧化二锑3kg、硫醇锑3kg、二氧化硅1kg、粒径为12纳米的硫化钴纳米粒子0.5kg和钛酸铅1kg，以7000r/min的搅拌速率搅拌均匀；
（2）在步骤1的产物中依次加入充分球磨的亚硝酸钾0.05kg，喷雾造粒，再压制成型，在1250℃中烧结2小时，得到高压电性能陶瓷材料。
制得高压电性能陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。
实施例4
（1）称取二氧化锆67kg、氧化镁20kg、三氧化二锑3kg、硫醇锑2kg、二氧化硅2kg、粒径为10纳米的硫化钴纳米粒子1kg和钛酸铅0.5kg，以7000r/min的搅拌速率搅拌均匀；
（2）在步骤1的产物中依次加入充分球磨的亚硝酸钾0.05kg，喷雾造粒，再压制成型，在1250℃中烧结3小时，得到高压电性能陶瓷材料。
制得高压电性能陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。
表1
| 测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 介电常数 | 10100 | 9800 | 11000 | 11500 |
| 耐压强度（KV/mm） | 22 | 25 | 26 | 25 |
本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种高压电性能陶瓷材料，其特征在于，由包含以下重量份的组分制成：
二氧化锆 60-75份,
氧化镁 20-25份,
三氧化二锑 2-3份,
硫醇锑 2-3份,
二氧化硅 1-2份,
硫化钴 0.5-1份,
钛酸铅 0.5-1份,
亚硝酸钾 0.05-0.5份。
2.根据权利要求1所述高压电性能陶瓷材料，其特征在于，所述组分还包括铜0-1重量份。
3.根据权利要求1所述高压电性能陶瓷材料，其特征在于，所述硫化钴为硫化钴纳米粒子。
4.根据权利要求3所述高压电性能陶瓷材料，其特征在于，所述硫化钴纳米粒子的粒径为10-12纳米。
5.一种高压电性能陶瓷材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
（1）称取二氧化锆60-75重量份、氧化镁20-25重量份、三氧化二锑2-3重量份、硫醇锑2-3重量份、二氧化硅1-2重量份、硫化钴0.5-1重量份、钛酸铅0.5-1重量份和铜0-1重量份，高速搅拌均匀；
（2）在步骤（1）的产物中加入充分球磨的亚硝酸钾0.05-0.5重量份，喷雾造粒，再压制成型，在1250-1280℃中烧结2-3 小时，得到高压电性能陶瓷材料。
6.根据权利要求5所述的高压电性能陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述高速搅拌的搅拌速率为7000r/min。
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