CN104761257A - 一种耐压陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐压陶瓷材料及其制备方法，上述耐压陶瓷材料，由包含以下重量份的组分制成：锆酸钡78-86份、二氧化锰25-30份、硅藻土5-9份、钛酸正丁酯4-9份、二氧化钛2-6份、硼硅酸2-3份和氯化石蜡1-1.5份。本发明还提供了上述耐压陶瓷材料的制备方法。

Description

一种耐压陶瓷材料及其制备方法
技术领域
本发明属于新材料领域，特别涉及一种耐压陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
新型陶瓷材料采用人工合成的高纯度无机化合物为原料，在严格控制的条件下经成型、烧结和其他处理制成具有微细结晶组织的无机材料，具有优异的物理、化学和生物性能，因此称为特种陶瓷。
特种陶瓷材料的主要成分有氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、金属陶瓷等，具有特殊的力学、光、声、电、磁、热等性能，具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。
高压陶瓷材料在超出其标准电压下工作时有可能发生灾难性的损坏,其在使用过程中需具有优良的机械韧性，这样才能承受高频率下的机电转换。因此，需要开发具备优良断裂韧性的高压电性能的压电陶瓷材料。
发明内容
针对上述的需求，本发明特别提供了一种耐压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：
一种耐压陶瓷材料，由包含以下重量份的组分制成：
所述组分还包括硼氮六环、锆酸锶和钛酸钡的混合物0.2-5重量份。
所述硼氮六环、锆酸锶和钛酸钡的混合物的质量比为0.5-1：2-4:1。
所述二氧化钛的直径为20-35纳米。
一种耐压陶瓷材料的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)称取锆酸钡78-86份、二氧化锰25-30份、硅藻土5-9份、钛酸正丁酯4-9份、二氧化钛2-6份和硼硅酸2-3份，搅拌球磨混合均匀；
(2)高速搅拌20-30min，置于高压釜中20-40分钟，使材料充分分散，加入氯化石蜡1-1.5份进行喷雾造粒，在950-1100℃下烧结，置于氮气气氛中自然冷却，得到耐压陶瓷材料。
步骤2中的所述高速搅拌的搅拌速率为5000-6500r/min。
所述高压釜的压强为18-22MPa，温度为40-60℃。
本发明与现有技术相比，其有益效果为：
(1)本发明的耐压陶瓷材料在制备过程中未添加铅和镉，制得无铅、无镉的耐压陶瓷电容器介质，是环境友好型材料。
(2)本发明的耐压陶瓷材料由于加入了钛酸正丁酯、二氧化钛、硼硅酸和氯化石蜡，保留了材料良好的耐电压性能，同时降低损耗，能大大提高陶瓷电容器的安全性。
(3)本发明的耐压陶瓷材料还可通过加入硼氮六环、锆酸锶和钛酸钡的混合物进一步提供材料的耐电压性能，提高陶瓷电容器的安全性。
(4)本发明的耐压陶瓷材料，其制备方法简单，能大大降低陶瓷电容器的成本，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)称取锆酸钡78kg、二氧化锰25kg、硅藻土5kg、钛酸正丁酯4kg、直径为35纳米的二氧化钛6kg和硼硅酸3kg，搅拌球磨混合均匀；
(2)以5000r/min的搅拌速率搅拌20min，置于高压釜中18MPa、60℃下反应20分钟，使材料充分分散，加入氯化石蜡1kg进行喷雾造粒，在950℃下烧结，置于氮气气氛中自然冷却，得到耐压陶瓷材料。
制得耐压陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。
实施例2
(1)称取锆酸钡78kg、二氧化锰30kg、硅藻土5kg、钛酸正丁酯4kg、直径为20纳米的二氧化钛2kg和硼硅酸2kg，搅拌球磨混合均匀；
(2)以5000r/min的搅拌速率搅拌20min，置于高压釜中18MPa、60℃下反应20分钟，使材料充分分散，加入氯化石蜡1kg进行喷雾造粒，在950℃下烧结，置于氮气气氛中自然冷却，得到耐压陶瓷材料。
制得耐压陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。
实施例3
(1)称取锆酸钡80kg、二氧化锰25kg、硅藻土9kg、钛酸正丁酯9kg、直径为20纳米的二氧化钛6kg和硼硅酸3kg，搅拌球磨混合均匀；
(2)以5000r/min的搅拌速率搅拌30min，置于高压釜中22MPa、40℃下反应40分钟，使材料充分分散，加入氯化石蜡1.5kg进行喷雾造粒，在1100℃下烧结，置于氮气气氛中自然冷却，得到耐压陶瓷材料。
制得耐压陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。
实施例4
(1)称取锆酸钡80kg、二氧化锰25kg、硅藻土9kg、钛酸正丁酯9kg、直径为20纳米的二氧化钛6kg、硼硅酸3kg、硼氮六环0.06kg、锆酸锶0.23kg和钛酸钡0.11kg，搅拌球磨混合均匀；
(2)以5000r/min的搅拌速率搅拌30min，置于高压釜中22MPa、40℃下反应40分钟，使材料充分分散，加入氯化石蜡1.5kg进行喷雾造粒，在1100℃下烧结，置于氮气气氛中自然冷却，得到耐压陶瓷材料。
制得耐压陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。
实施例5
(1)称取锆酸钡86kg、二氧化锰30kg、硅藻土5kg、钛酸正丁酯4kg、直径为35纳米的二氧化钛2kg和硼硅酸2kg，搅拌球磨混合均匀；硼氮六环0.83kg、锆酸锶3kg和钛酸钡0.83kg，搅拌球磨混合均匀；
(2)以6000r/min的搅拌速率搅拌25min，置于高压釜中20MPa、50℃下反应30分钟，使材料充分分散，加入氯化石蜡1kg进行喷雾造粒，在1000℃下烧结，置于氮气气氛中自然冷却，得到耐压陶瓷材料。
制得耐压陶瓷材料的性能测试结果如表1所示。
表1
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 (7)

1.一种耐压陶瓷材料，其特征在于，由包含以下重量份的组分制成：
2.根据权利要求1所述耐压陶瓷材料，其特征在于，所述组分还包括硼氮六环、锆酸锶和钛酸钡的混合物0.2-5重量份。
3.根据权利要求2所述耐压陶瓷材料，其特征在于，所述硼氮六环、锆酸锶和钛酸钡的混合物的质量比为0.5-1：2-4:1。
4.根据权利要求1所述耐压陶瓷材料，其特征在于，所述二氧化钛的直径为20-35纳米。
5.一种耐压陶瓷材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)称取锆酸钡78-86份、二氧化锰25-30份、硅藻土5-9份、钛酸正丁酯4-9份、二氧化钛2-6份和硼硅酸2-3份，搅拌球磨混合均匀；
(2)高速搅拌20-30min，置于高压釜中20-40分钟，使材料充分分散，加入氯化石蜡1-1.5份进行喷雾造粒，在950-1100℃下烧结，置于氮气气氛中自然冷却，得到耐压陶瓷材料。
6.根据权利要求5所述的耐压陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤2中的所述高速搅拌的搅拌速率为5000-6500r/min。
7.根据权利要求5所述的耐压陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述高压釜的压强为18-22MPa，温度为40-60℃。
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