CN106957172A

CN106957172A - 一种高介高频电子陶瓷介质材料及制备方法

Info

Publication number: CN106957172A
Application number: CN201710126021.1A
Authority: CN
Inventors: 赵华
Original assignee: Linyi Jin Cheng Electronics Co Ltd
Current assignee: Linyi Jin Cheng Electronics Co Ltd
Priority date: 2017-03-05
Filing date: 2017-03-05
Publication date: 2017-07-18

Abstract

本发明公开了一种高介高频电子陶瓷介质材料及制备方法，该组别电子陶瓷介质材料具有特定的介电常数，适合于制作大容量高频陶瓷电容器、大功率陶瓷电容器、超高压陶瓷电容器等，主要由二氧化钛、钛酸锶、氧化锆、氧化锌、碳酸锂、粘土、氧化钐、五氧化二钒按照一定比例，采用科学的生产工艺制成。通过检测和用户使用证明，其介质常数、介质损耗、抗电强度、绝缘电阻等性能指标均明显优于现有技术。

Description

一种高介高频电子陶瓷介质材料及制备方法

技术领域

本发明属于电子新材料技术领域，尤其涉及一种高介高频电子陶瓷介质材料及制备方法。

背景技术

电子陶瓷介质材料主要用来制作陶瓷电容器，其中的UJ组别高频瓷料主要用于制作大容量高频陶瓷电容器、大功率陶瓷电容器、超高压陶瓷电容器等，主要用于制备高电容电容器、多层基片、各种传感器等。随着电子科学的不断发展，对介电陶瓷性能要求是越来越高，钛酸锶陶瓷是一种新的多功能电子陶瓷材料，它具有介电损耗低、温度稳定性好等优点。有研究表明: 钛酸锶的四角相态点的相转移温度为 108 K，纯 SrTiO3的居里温度是35K甚至更低。SrTiO3不仅具有高的电容率和低的耗散因子，而且具有良好的温度稳定性和抗高电压性。可用于制造高电压和高电容率的陶瓷电容器。钛酸锶粉体的制备方法也是研究的热点，现已开发出许多化学液相粉体制备方法，如溶胶-凝胶法、共沉淀法、水热合成法等。国内已有厂家生产该瓷料，但有介电常数小、耐压不高、损耗大、性能不稳定等缺点，不能用于制作大容量的高频高压电容及要求较严的场合。

发明内容

本发明的目的是提供一种高介高频电子陶瓷介质材料及制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，该高介高频电子陶瓷介质材料由以下材料制成：二氧化钛（TiO₂）80～90%，钛酸锶(SrTiO₃) 4～10%，氧化锆(ZrO₂) 2～8%，氧化锌(ZnO) 0.2～1%，碳酸锂(Li₂CO₃)0.2～1%，粘土0.2～1%，氧化钐(Sm₂O₃) 0.1～0.6%，五氧化二钒(V₂O₅) 0.1～0.6%。

优选的，该高介高频电子陶瓷介质材料由以下材料制成：二氧化钛（TiO₂）85%，钛酸锶(SrTiO₃) 7%，氧化锆(ZrO₂) 5%，氧化锌(ZnO) 0.6%，碳酸锂(Li₂CO₃) 0.6%，粘0.6%，氧化钐(Sm₂O₃)0.3%，五氧化二钒(V₂O₅) 03%.

其制备工艺为：该发明原材料购入后，经过检验合格后进行二氧化钛（TiO₂）、钛酸锶(SrTiO₃)、氧化锆(ZrO₂)基料的配料，经过球磨、压滤、干燥、煅烧、粉碎、除铁等工艺，得到基料待用；然后即可进行成品料配料，再经过球磨、搅拌磨、混料、喷雾造粒、除铁、混料即得成品料，检验合格后包装入库，等待发货。

该发明为TiO₂基瓷料，通过SrTiO₃置换作用，将TiO₂的居里温度移至10℃附近，从而大大提高了使用温度范围内的介电常数；添加ZnO、Li₂CO₃、粘土、Sm₂O₃、V₂O₅促进烧结，降低烧结温度，达到瓷体细晶化，从而提高了耐压、降低了损耗。

众所周知，在上述原料中，起置换作用的SrTiO3的性能直接影响到所生产出的电子陶瓷介质材料的性能。为此，对SrTiO3的制备进行了改进。将 TiCl4 慢慢滴入冷水中，然后边搅拌边加入 KOH 溶液，形成凝胶A。将凝胶A过滤，并分别用热水(80℃)和冷水(20℃)洗涤，至滤液加 AgNO3无白色沉淀，得到凝胶B和C。将凝胶A 放入80℃水浴中，分别恒温搅拌 2 、4 h，得到凝胶D 、E 。将制备好的TiO2·nH2O 凝胶放入反应釜中，加入KOH溶液SrCl2·6H2O(或 Sr(NO3)2、 S r(OH)2·8H2O)溶液，并加水至210 mL ，使液相中Ti与Sr的浓度均为0 .25 mol/L，KOH 浓度为0 .5 mol/L，搅拌均匀后，密封反应釜，加温至80℃，恒温2h，停止加热，自来水冷却。产物经过滤、洗涤至滤液加AgNO3无白色沉淀，滤饼于80℃下干燥。

分别以热处理2、4 h的 TiO2·nH2O 凝胶D、E作为钛源，以 SrCl2·6H2O作为锶源进行水热反应，并与不进行热处理的实验进行比较。从TiO2·nH2O 凝胶的XRD 结果来看，没进行热处理的 TiO2·nH2O 凝胶为非晶质；经热处理后 TiO2·nH2O 凝胶发生晶化，存在锐钛矿相，而且热处理时间越长，锐钛矿相衍射峰越强。TEM 结果表明，没进行热处理的TiO2·nH2O 呈网枝状，热处理后，出现结晶颗粒，采用TEM 暗场像，测得结晶粒度均为6nm，只是热处理时间越长，结晶颗粒越多。产物的XRD结果表明，三种产物的物相均为较纯的SrTiO3相。与前驱物相对应，产物的粒度和形貌发生了相应的变化。没有热处理的产物颗粒为规则的立方形，热处理后的产物颗粒形状不太规则，多为六变形或球形。颗粒度随着热处理时间的延长而减小，没有热处理的 SrTiO3颗粒平均粒度为116 nm，热处理2 h的SrTiO3平均粒度为54 nm ，热处理4h的SrTiO3平均粒度为32 nm。热处理对产物的粒度分布也有很大影响，热处理时间越长，产物粒度越均匀，粒度分布越窄。

通过检测和用户使用证明，本发明和现有技术性能指标对比如下：

性能指标	本发明	现有技术
			介电常数	130±10	90±10
介质损耗	≤0.02%	≤0.05%
			抗电强度	≥12KV/mm	≥8KV/mm
绝缘电阻	≥10⁴MΩ	≥10⁴MΩ
			温度特性	UJ	UJ

具体实施方式

表1给出了构成本发明的各式样的成分配比的几个具体实例。

表2给出了各配方式样的介电性能。当然这些实施例并不是为了限制本发明的范围。

表1 各试样的成分配比

表2 各配方试样的介电性能

Claims

1.一种高介高频电子陶瓷介质材料，其特征在于该高介高频电子陶瓷介质材料由以下材料制成：二氧化钛（TiO₂）80～90%，钛酸锶(SrTiO₃) 4～10%，氧化锆(ZrO₂) 2～8%，氧化锌(ZnO) 0.2～1%，碳酸锂(Li₂CO₃)0.2～1%，粘土0.2～1%，氧化钐(Sm₂O₃) 0.1～0.6%，五氧化二钒(V₂O₅) 0.1～0.6%。

2.如权利要求1所述的一种高介高频电子陶瓷介质材料，其特征在于该高介高频电子陶瓷介质材料由以下材料制成：二氧化钛（TiO₂）85%，钛酸锶(SrTiO₃) 7%，氧化锆(ZrO₂)5%，氧化锌(ZnO) 0.6%，碳酸锂(Li₂CO₃) 0.6%，粘0.6%，氧化钐(Sm₂O₃)0.3%，五氧化二钒(V₂O₅) 03%。

3.一种高介高频电子陶瓷介质材料的制备方法，其特征在于该发明原材料购入后，经过检验合格后进行二氧化钛（TiO₂）、钛酸锶(SrTiO₃)、氧化锆(ZrO₂)基料的配料，经过球磨、压滤、干燥、煅烧、粉碎、除铁等工艺，得到基料待用；然后即可进行成品料配料，再经过球磨、搅拌磨、混料、喷雾造粒、除铁、混料即得成品料，检验合格后包装入库。

4.根据权利要求3所述的一种高介高频电子陶瓷介质材料的制备方法，其特征在于TiO₂基瓷料通过SrTiO₃置换作用，将TiO₂的居里温度移至10℃附近。