CN1065349A

CN1065349A - 高压陶瓷电容器介质的制造方法

Info

Publication number: CN1065349A
Application number: CN 91101958
Authority: CN
Inventors: 吴霞宛; 李建华; 张炳凯; 孙淑英; 顾予; 谢道华; 吴顺华; 王洪儒; 张志萍
Original assignee: Tianjin Radio Component Fifteen Factory; Tianjin University
Current assignee: Tianjin Radio Component Fifteen Factory; Tianjin University
Priority date: 1991-03-27
Filing date: 1991-03-27
Publication date: 1992-10-14

Abstract

一种耐交流高压陶瓷电容器介质的制造方法，以钛酸钡为基，经湿法振磨、流延成膜、真空加热匀压，在1080～1330℃下烧成。本发明所制造的陶瓷介质耐交流电压10kV/mm以上，介电常数1800～ 7200，介质损耗40～80×10^-4。

Description

本发明是关于制造陶瓷电容器介质的方法，更具体地说，本发明是关于制造以钛酸钡为基的交流高压高介陶瓷电容器的方法。

彩电、航天、火箭、导弹、航海等领域迫切需要击穿电压高、损耗小、体积小、可靠性高的陶瓷电容器。

交流高压高介陶瓷电容器所使用的介质通常为SrTiO₃-Bi₂O₃-TiO₂系或BaTiO₃为基介质材料。

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，该陶瓷介质采用97.8wt% BaTiO₃+0.8wt%Bi₂O₃+0.7wt%Nb₂O₅+0.5wt% CeO₂+0.2wt% MnO₂的配方，以传统的工艺制备试样，其介电常数ε＝2500～2600，tgδ＝0.5～1.4%，直流抗电强度为7MV/m。

高压陶瓷电容器介质的传统制造工艺是，按配方将原料球磨粉碎，烘干后，加入粘合剂，压制成生坯片，然后在空气中烧结，经保温，即可获得致密瓷体。在瓷体上被上电极之后，便可测试其介电性能。

上述制造方法的缺点是，生坯内存在着大量的气孔，在烧结完了之后，瓷体中仍有许多气孔，因而耐交流电压性能差。上述配方所制得的介质介电常数无法进一步增高，介质损耗tgδ值仍较大。

本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种制造交流高压高介陶瓷电容器介质的新方法。该方法所制备的介质不仅耐交流高压，在10KV/mm以上，而且介电常数高、介质损耗低、温度稳定性好。

本发明的交流高压高介陶瓷电容器介质的制造方法包括：

①该介质的配方（重量比）为：BaTiO₃87～97.1%，SrTiO₃0～2.5%，Bi₂NbZrO₃0～7%，Bi₂O₃0～7%，CaZrO₃O～5%，TiO₂0～2%，Bi₄Ti₃O₁₂0～11%，La₂O₃0～1.1%，在上述成份外加ZnO0～2%，MnO₂0～0.4%;

②将颗粒度为0.8～2微米的上述粉料进行湿法振磨，制成悬浮胶状混合物，干燥后加入有机粘合剂，经球磨后流延成膜，其厚度为100～200微米;

③将上述流延成型的介质膜叠成多层介质体;

④将上述多层介质体进行真空加热匀压，然后冲成圆片，在200～300℃下排胶;

⑤将上述圆片坯体径向立式紧密排列放置于承烧板上，在1080～1330℃下烧结，保温时间1～2小时。

所述的湿法振磨，以使用柱状氧化锆球在尼龙罐中振磨1～2小时为宜;所述的承烧板最好由氧化锆制成。

上述陶瓷介质的配方最好采用下列三种方案：

①BaTiO₃89～92%，SrTiO₃0.8～1.5%，Bi₂NbZrO₃3～4.25%，CaZrO₃2～4%;ZnO 0.4～2.0%，MnO₂0.2～0.4%。

②BaTiO₃89～92%，Bi₄Ti₃O₁₂1～5%，Bi₂O₃2～5%，TiO₂1～2%，La₂O₃1～2%。

③BaTiO₃88～91%，Bi₄Ti₃O₁₂2.4～8%，Bi₂O₃2～5%，TiO₂1～2%，La₂O₃1～2%。

现在结合实施例对本发明作进一步的描述。

表1、2、3给出本发明的三组实施例共9个试样的配方。

第一组实施例（试样1、2、3）具有E组的温度特性;第二组实施例（试样4、5、6）具有D组的温度特性;第三组实施例（试样7、8、9）具有B组温度特性。

表1

试样编号	主要成分（重量％）BaTiO₃ SrTiO₃ Bi₂NbZrO₃ CaZrO₃	外加成分（重量％）ZnO MnO₂
			123	92 1 4.25 2.7590 1.4 4 4.691 1.25 4.05 3.7	0.4 0.10.5 0.30.25 0.25

表2

试样编号	主要成分（重量％)BaTiO₃ Bi₄Ti₃O₁₂ Bi₂O₃ TiO₂ La₂O₃
			456	92 2.4 3 1.5 1.191 2.6 2.9 2 1.590 4.6 2.9 2 0.5

表3

试样编号	主要成分（重量％)BaTiO₃ Bi₄Ti₃O₁₂ Bi₂O₃ TiO₂ La₂O₃
			789	88 6.4 3 1.5 1.189 5.4 3 1.5 1.189.5 5.4 2.5 1.5 1.1

上述配方的主要原料采用电容级纯。按上述配方将颗粒度约1微米的粉料在尼龙罐中用蒸馏水混合，用柱状氧化锆球振磨90分钟，制成悬浮胶状混合物，干燥后，粉碎，过100目筛，在粉料中加入三氯乙烯为溶剂的粘合剂溶液，瓷料与粘合剂溶液之比为1∶1。然后球磨约8小时，制成瓷浆，流延成膜，膜的厚度为150微米。将上述介质膜叠成多层介质体。将多层介质体进行真空加热匀压，然后冲成圆片，在250℃下排胶。然后将上述排完胶的圆片坯体径向立式紧密排列放置于氧化锆承烧板上，试样1、2、3在1330℃下煅烧2小时，试样4、5、6在1140℃下煅烧2小时，试样7、8、9在1080℃下煅烧2小时。把制得的陶瓷介质备上银电极，在815℃下进行烧制，即可测试其介电性能。

上述各试样的介电性能在表4中示出。

表4

试样编号	介电常数介质损耗绝缘电阻温度变化率耐交流电压ε （×10^－4）（×10¹⁰）（－25℃～（KV/mm)+85℃)%
		123456789	7200 80 ＞10 +0 10-474600 80 ＞10 +0 10-476200 80 ＞10 +0 10-472600 40 ＞10 +10 10-182300 40 ＞10 +10 10-182100 40 ＞10 +10 10-181800 40 ＞10 ±8 102000 40 ＞10 ±8 102200 40 ＞10 ±8 10

本发明与现有技术相比，有如下优点：

1、耐交流电压高，可达10KV/mm以上，而且介电常数很高，最高可达7200，有利于高压电容器的小型化。

2、介质损耗比较低，为40～80×10^-4。

3、成本较低，主原料采用电容级纯即可制造出本发明的陶瓷介质。

Claims

1、一种耐交流高压陶瓷电容器介质的制造方法，其技术特征在于，该方法包括：

①所述的陶瓷介质的配方(重量比)为：BaTiO₃87～97.1%，SrTiO₃0～2.5%，Bi₂NoZrO₃0～7%，Bi₂O₃0～7%，CaZrO₃0～5%，TiO₂0～2%，Bi₄Ti₃O₁₂0～11%，La₂O₃0～1.1%，在上述成份中外加ZnO0～2%，MnO₂0～0.4%；

②将颗粒度0.8～2微米的上述粉料进行湿法振磨制成悬浮胶状混合物，干燥后加入有机粘合剂，经球磨后流延成膜，其厚度为100～200微米；

③将上述流延成型的介质膜叠成多层介质体；

④将上述多层介质体进行真空加热匀压，然后冲成圆片，在200～300℃下排胶；

⑤将上述圆片坯体径向立式紧密排列放置于承烧板上，在1080～1330℃下烧结，保温时间1～2.5小时。

2、如权利要求1所述的陶瓷电容器介质的制造方法，其技术特征在于，所述的湿法振磨使用柱状氧化锆球在尼龙罐中振磨1～2小时。

3、如权利要求1或2所述的陶瓷电容器介质的制造方法，其特征在于，所述的承烧板由氧化锆制成。

4、如权利要求1或2或3所述的陶瓷电容器介质的制造方法，其技术特征在于，所述介质的配方为：BaTiO₃89～92%，SrTiO₃0.8～1.5%，Bi₂NbZrO₃3～4.25%，C_aZrO₃2～4%;ZnO 0.4～2%，MnO₂0.2～0.4%。

5、如权利要求1或2或3所述的陶瓷电容器介质的制造方法，其技术特征在于，所述介质的配方为：BaTiO₃89～92%，Bi₄Ti₃O₁₂1～5%，Bi₂O₃2～5%，TiO₂1～2%，La₂O₃1～2%。

6、如权利要求1或2或3所述的陶瓷电容器介质的制造方法，其技术特征在于，所述介质的配方为：BaTiO₃88～91%，Bi₄Ti₃O₁₂4～8%，Bi₂O₃2～5%，TiO₂1～2%，La₂O₃1～2%。