CN106542823A - 一种改性钛酸钡基无铅高压陶瓷电容器材料 - Google Patents

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Abstract

发明公开了一种改性钛酸钡基无铅高压陶瓷电容器材料，其特征在于，由以下成分制成：改性钛酸钡、二氧化钛、锆酸钙、氮化硅、二氧化硅、添加料。与现有技术相比，对陶瓷电容材料的配方和制备工艺进行了优化改进，配方不含铅元素及稀有金属元素，绿色环保，成本低，通过对钛酸钡进行改性极大的改善陶瓷材料的介电性能，大大提高陶瓷材料的介电常数与耐压值，还极大的降低了介质损耗，并且还极大的提高了陶瓷材料的结构稳定性，改善了现有钛酸钡基陶瓷材料的稳定性差的问题。

Description

一种改性钛酸钡基无铅高压陶瓷电容器材料
技术领域
本发明涉及电容器材料领域，特别是涉及一种改性钛酸钡基无铅高压陶瓷电容器材料。
背景技术
目前广泛生产使用的高压陶瓷电容器材料中往往含有大量的铅，铅是一种强污染物范围的元素，它具有不可降解性，对人体和环境都会造成长期持久的伤害。且同时一般配方的无铅陶瓷电容器材料的介电常数较小，不能满足电子线路小型化的需求，且耐压值不够高；现有的钛酸钡基陶瓷材料虽然拥有一定的高介电常数和低介质损耗，但是其陶瓷材料的结构稳定性差。
发明内容
本发明的目的是提供一种改性钛酸钡基无铅高压陶瓷电容器材料。
本发明通过以下技术方案实现：
一种改性钛酸钡基无铅高压陶瓷电容器材料，按重量份由以下成分制成：改性钛酸钡82-88、二氧化钛12-15、锆酸钙3-5、氮化硅2-4、二氧化硅5-8、添加料3-6；所述添加料按重量份计由以下成分制成：氮化铝4、二氧化锡3、硅酸钠3、碳酸锰2、膨润土4。
进一步的，所述锆酸钙经过155-170℃煅烧25min；通过对锆酸钙的煅烧处理，能够在一定程度上降低陶瓷材料的介质损耗，相较于未经过煅烧处理的锆酸钙制备的陶瓷材料的介质损耗降低了5%左右。
进一步的，所述二氧化硅经过预处理：将乙烯基三甲氧基硅烷与乙醇按3:85质量比例混合后得到混合溶液，将二氧化硅添加到混合溶液中浸泡8-10h，然后过滤，表面烘干，即可；二氧化硅经过预处理后，能够改善陶瓷材料的介电性能，对于耐压强度具有明显的提高，相较于未处理的二氧化硅制备的陶瓷材料耐压强度提高了8%左右。
进一步的，所述改性钛酸钡按重量份计由以下成分制成：钛酸钡112、蓖麻油1、硝酸锌1、钼酸钠0.4、活性氧化锌粉1、十二烷基苯磺酸钠0.5、过硫酸钾0.01、己二醇10、甘油三醋酸酯0.8；所述改性钛酸钡的制备方法为：
（1）将钛酸钙钙与己二醇混匀后，再加入钼酸钠、硝酸锌、甘油三醋酸酯，搅拌均匀，再研磨30-40min，得到混合物料1；
（2）将过硫酸钾加入到蓖麻油中，在28-32℃下搅拌均匀后，再将十二烷基苯磺酸钠加入其中，搅拌均匀，得到混合物料2 ；
（3）将混合物料1与混合物料2混匀，再加入活性氧化锌粉，球磨30min,得到混合物料3；
（4）将混合物料3于120℃下干燥处理，即得所需改性钛酸钡。
进一步的，所述无铅高压陶瓷电容器材料的制备方法为：将改性钛酸钡、二氧化钛、锆酸钙、氮化硅、二氧化硅、添加料按各自重量份均匀混合后得混合料，于820~920℃温度下第一次烧结，对混合料进行第一次球磨并烘干，然后于1120~1220℃温度下第二次烧结，接着进行第二次球磨，最后加入聚乙烯醇进行喷雾造粒形成粉体材料，将粉体材料干压成型后于1420~1450℃的温度下烧结，得无铅高压陶瓷电容器材料。
进一步的，聚乙烯醇的添加量为混合料质量的1.2%。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，对陶瓷电容材料的配方和制备工艺进行了优化改进，配方不含铅元素及稀有金属元素，绿色环保，成本低，通过对钛酸钡进行改性极大的改善陶瓷材料的介电性能，大大提高陶瓷材料的介电常数与耐压值，还极大的降低了介质损耗，并且还极大的提高了陶瓷材料的结构稳定性，高温下稳定性得到极大的提高，改善了现有钛酸钡基陶瓷材料的稳定性差的问题；通过本发明配制的添加料与经过煅烧后的锆酸钙的协同作用，能够改善陶瓷材料的温度特性；通过本发明中各成分之间的协同配合作用，制备的陶瓷材料，耐压强度提高到19.2KV/mm以上，介电常数达到4300±15，在频率为1±0.1KHz，交流有效值1±0.1V的范围内测试，介质损耗达到18×10-4左右。
具体实施方式
实施例1
一种改性钛酸钡基无铅高压陶瓷电容器材料，按重量份由以下成分制成：改性钛酸钡82-88、二氧化钛12-15、锆酸钙3-5、氮化硅2-4、二氧化硅5-8、添加料3-6；所述添加料按重量份计由以下成分制成：氮化铝4、二氧化锡3、硅酸钠3、碳酸锰2、膨润土4。
实施例2
一种改性钛酸钡基无铅高压陶瓷电容器材料，按重量份由以下成分制成：改性钛酸钡82-88、二氧化钛12-15、锆酸钙3-5、氮化硅2-4、二氧化硅5-8、添加料3-6；所述添加料按重量份计由以下成分制成：氮化铝4、二氧化锡3、硅酸钠3、碳酸锰2、膨润土4。
实施例3
一种改性钛酸钡基无铅高压陶瓷电容器材料，按重量份由以下成分制成：改性钛酸钡82-88、二氧化钛12-15、锆酸钙3-5、氮化硅2-4、二氧化硅5-8、添加料3-6；所述添加料按重量份计由以下成分制成：氮化铝4、二氧化锡3、硅酸钠3、碳酸锰2、膨润土4。
以上实施例中：
进一步的，所述锆酸钙经过155-170℃煅烧25min。
进一步的，所述二氧化硅经过预处理：将乙烯基三甲氧基硅烷与乙醇按3:85质量比例混合后得到混合溶液，将二氧化硅添加到混合溶液中浸泡8-10h，然后过滤，表面烘干，即可。
进一步的，所述改性钛酸钡按重量份计由以下成分制成：钛酸钡112、蓖麻油1、硝酸锌1、钼酸钠0.4、活性氧化锌粉1、十二烷基苯磺酸钠0.5、过硫酸钾0.01、己二醇10、甘油三醋酸酯0.8；所述改性钛酸钡的制备方法为：
（1）将钛酸钙钙与己二醇混匀后，再加入钼酸钠、硝酸锌、甘油三醋酸酯，搅拌均匀，再研磨30-40min，得到混合物料1；
（2）将过硫酸钾加入到蓖麻油中，在28-32℃下搅拌均匀后，再将十二烷基苯磺酸钠加入其中，搅拌均匀，得到混合物料2 ；
（3）将混合物料1与混合物料2混匀，再加入活性氧化锌粉，球磨30min,得到混合物料3；
（4）将混合物料3于120℃下干燥处理，即得所需改性钛酸钡。
进一步的，所述无铅高压陶瓷电容器材料的制备方法为：将改性钛酸钡、二氧化钛、锆酸钙、氮化硅、二氧化硅、添加料按各自重量份均匀混合后得混合料，于820~920℃温度下第一次烧结，对混合料进行第一次球磨并烘干，然后于1120~1220℃温度下第二次烧结，接着进行第二次球磨，最后加入聚乙烯醇进行喷雾造粒形成粉体材料，将粉体材料干压成型后于1420~1450℃的温度下烧结，得无铅高压陶瓷电容器材料。
进一步的，聚乙烯醇的添加量为混合料质量的1.2%。
陶瓷电容器材料性能：
表1
耐压强度/KV/mm 介电常数 介质损耗
实施例1 19.2 4285 18×10-4
实施例2 19.4 4315 17.8×10-4
实施例3 19.3 4300 18.2×10-4
对比例1 12.4 3320 30.2×10-4
对比例2 17.7 4220 19.1×10-4
其中，对比例1为：将实施例2中钛酸钡不经过改性处理，直接添加到陶瓷材料制备中，其它成分与处理方法不变；
对比例2为：将实施例2中二氧化硅不经过处理，其它成分与处理方法不变。
由表1可知，采用不经过改性处理的添加料会极大的降低本发明陶瓷电容器材料的性能，不对二氧化硅进行处理会一定程度上降低本发明陶瓷电容器材料的性能。
本发明陶瓷电容器材料的使用寿命相较于普通陶瓷电容器材料的使用寿命提高了1.5-2倍。

Claims (6)

1.一种改性钛酸钡基无铅高压陶瓷电容器材料，其特征在于，按重量份由以下成分制成：改性钛酸钡82-88、二氧化钛12-15、锆酸钙3-5、氮化硅2-4、二氧化硅5-8、添加料3-6；所述添加料按重量份计由以下成分制成：氮化铝4、二氧化锡3、硅酸钠3、碳酸锰2、膨润土4。
2.根据权利要求1所述的一种改性钛酸钡基无铅高压陶瓷电容器材料，其特征在于，所述锆酸钙经过155-170℃煅烧25min。
3.根据权利要求1所述的一种改性钛酸钡基无铅高压陶瓷电容器材料，其特征在于，所述二氧化硅经过预处理：将乙烯基三甲氧基硅烷与乙醇按3:85质量比例混合后得到混合溶液，将二氧化硅添加到混合溶液中浸泡8-10h，然后过滤，表面烘干，即可。
4.根据权利要求1所述的一种改性钛酸钡基无铅高压陶瓷电容器材料，其特征在于，所述改性钛酸钡按重量份计由以下成分制成：钛酸钡112、蓖麻油1、硝酸锌1、钼酸钠0.4、活性氧化锌粉1、十二烷基苯磺酸钠0.5、过硫酸钾0.01、己二醇10、甘油三醋酸酯0.8；所述改性钛酸钡的制备方法为：
（1）将钛酸钙钙与己二醇混匀后，再加入钼酸钠、硝酸锌、甘油三醋酸酯，搅拌均匀，再研磨30-40min，得到混合物料1；
（2）将过硫酸钾加入到蓖麻油中，在28-32℃下搅拌均匀后，再将十二烷基苯磺酸钠加入其中，搅拌均匀，得到混合物料2 ；
（3）将混合物料1与混合物料2混匀，再加入活性氧化锌粉，球磨30min,得到混合物料3；
（4）将混合物料3于120℃下干燥处理，即得所需改性钛酸钡。
5.根据权利要求1所述的一种改性钛酸钡基无铅高压陶瓷电容器材料，其特征在于，所述无铅高压陶瓷电容器材料的制备方法为：将改性钛酸钡、二氧化钛、锆酸钙、氮化硅、二氧化硅、添加料按各自重量份均匀混合后得混合料，于820~920℃温度下第一次烧结，对混合料进行第一次球磨并烘干，然后于1120~1220℃温度下第二次烧结，接着进行第二次球磨，最后加入聚乙烯醇进行喷雾造粒形成粉体材料，将粉体材料干压成型后于1420~1450℃的温度下烧结，得无铅高压陶瓷电容器材料。
6.根据权利要求5所述的一种改性钛酸钡基无铅高压陶瓷电容器材料，其特征在于，聚乙烯醇的添加量为混合料质量的1.2%。
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