CN1136026A - 高频用介电陶瓷及其制造方法 - Google Patents

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CN1136026A
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陈昂智
宇智靖
韩家平
诸葛向彬
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Zhejiang University ZJU
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Abstract

一种高频用介电陶瓷及其制造方法，采用原料配比为BaO:Re2O3:TiO2＝(5～6):1:(4～5)(Re为Nd或Sm或Y)，也可用0.25～200摩尔百分比的Pb或用25～100摩尔百分比的Bi替代相同摩尔数的Ba。采用相应的制造方法，可获得晶体结构为六方相的单相陶瓷或复相陶瓷。该陶瓷致密度高，其介电性能为：介电常数ε＝27～500，品质因数θ＞1000，介电温度系数αε＝132～1200PPm/℃(测量温度为20～85℃)，因此，用它可制造具有优良介电性能的电容器及微波器件，并可实现进一步的小型化。

Description

高频用介电陶瓷及其制造方法
本发明涉及一种具有优良介电性能的陶瓷及其制造方法。
众所周知，高频电容器使用的介电材料以及在微波频率下使用的介质谐振器材料，都要求材料具有尽可能高的介电常数、品质因数和良好的温度稳定性，以满足高频电容器及微波介质谐振器小型化、低损耗和高温度稳定性的需要。
在背景技术领域中，国内外在以BaO、TiO2和Nd2O3或Sm2O3为基本组成开发满足上述要求的介电陶瓷材料时，其基本组成中的各成分摩尔比主要为BaO∶Re2O3∶TiO2＝1∶1∶4或1∶1∶5(Re＝Nd或Sm)，这种基本组成的材料制得的介电陶瓷介电常数只能达到70～90，而且材料的烧结温度范围较窄，不利于工业化生产。
本发明的目的是：改变BaO、Re2O3和TiO2(Re＝Nd或Sm或Y)基本组成中的各成分摩尔比，获得一种高频用的介电陶瓷材料，能解决背景技术中存在的问题。
本发明的技术方案是：初始原料为分析纯的BaCO3、TiO2、Sm2O3、Nd2O3、Y2O3、PbO和Bi2O3粉末，原料配比(按摩尔比)为BaO＝5～6，Re2O3(Re为Nd或Sm或Y)＝1，TiO2＝4～5，在此基础的配方上，也可用0.25～200摩尔百分比的Pb替代相同摩尔数的Ba，或用25～100摩尔百分比的Bi替代相同摩尔数的Ba。将原料按上述组成称量，放入球磨罐，并加入去离子水湿式球磨24小时，混合物干燥后，在900～1200℃下预烧4～10小时，然后再湿式球磨，干燥。加入3wt％的聚乙烯醇造粒，压制成形(圆片或圆柱)，在空气中1000～1550℃下烧结2～10小时，升温速度为3～10℃/分，降温速度为3～20℃/分，也可采用通氧烧成。采用这些配比和制造工艺，如BaO∶Re2O3∶TiO2＝6∶1∶4的配比可获得晶体结构为六方相的单相陶瓷材料；如BaO∶Re2O3∶TiO2＝6∶1∶5或5∶1∶4的配比可获得复相陶瓷材料。
本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：该陶瓷致密度高，其介电性能为：介电常数ε＝27～500(在25℃，1MHz下测量)，品质因数θ＞1000(在25℃，1MHz测量)，介电常数温度系数αε＝132～1200PPm/℃(测量温度范围为20～85℃)。因此，用它可制造具有优良介电性能的电容器及微波器件，并可实现进一步的小型化。以此为基质材料通过掺杂替代改性，也可获得更高性能的介电材料。
为获得该系列的陶瓷，制备了八个陶瓷配方的实施例。其具体制备过程为：
首先将原料按表所示的配方称量，再按本发明的技术方案中的制造方法制备，获得晶体结构为六方相的单相陶瓷材料或复相陶瓷材料，最后进行电性能测量。
表中给出八个实施例陶瓷材料的组成及其电性能，其中介电常数ε和品质因数θ是在25℃，1MHz下测量，介电常数温度系数是在20～85℃范围内1MHz下测量。
Re     BaO∶Re2O3∶TiO2     PbO     ε     θ   αε(PPm/℃)
Nd       6∶1∶4     /     31     1000   +1818
      6∶1∶5     /     210     1111   -1055
      5∶1∶4     /     155     204   +745
Y       6∶1∶4     /     29     1000   +863
      6∶1∶5     /     115     1000   +132
      5∶1∶4     /     115     217   +202
Sm       6∶1∶4     /     27     555   +1080
Y      (6-0.02)∶1∶4     0.20     500     25   +600
附注：表中所有的样品的室温电阻率均高于1011Ω.cm，抗电强度高
  于8000V/mm。

Claims (6)

1.一种高频用介电陶瓷，原料配比(按摩尔比)为BaO＝5～6，Re2O3(Re为Nd或Sm或Y)＝1，TiO2＝4～5，晶体结构为六方相的单相材料或复相材料。
2.根据权利要求1所述的高频用介电陶瓷，其特征是：用0.25～200摩尔百分比的Pb替代相同摩尔数的Ba。
3.根据权利要求1所述的高频用介电陶瓷，其特征是：用25～100摩尔百分比的Bi替代相同摩尔数的Ba。
4.根据权利要求1所述的高频用介电陶瓷，其特征是：
1)配比(按摩尔比)
  BaO                                          5～6
  Re2O3(Re为Nd或Sm或Y)                       1
  TiO2                                        4～5
2)制造方法
将原料按上述组成称量，放入球磨罐，并加入去离子水，湿式球磨24小时，混合物干燥后，在900～1200℃下预烧4～10小时，然后再湿式球磨，干燥，加入3wt％的聚乙烯醇造粒，压制成形，在空气中1000～1550℃下烧结2～10小时，升温速度为3～10℃/分，降温速度为3～20℃/分。
5.根据权利要求4所述的高频用介电陶瓷的制造方法，其特征是：用0.25～200摩尔百分比的Pb替代相同摩尔数的Ba。
6.根据权利要求4所述的高频用介电陶瓷的制造方法，其特征是：用25～100摩尔百分比的Bi替代相同摩尔数的Ba。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1053518C (zh) * 1996-12-23 2000-06-14 广东肇庆风华电子工程开发有限公司 中温烧结低介高频片式多层瓷介电容器瓷料
WO2007113278A1 (de) * 2006-04-03 2007-10-11 Siemens Aktiengesellschaft Bleifreier piezokeramischer werkstoff mit dem mischsystem erdalkali-perowskit und bismutyttriumoxid und verfahren zum herstellen des werkstoffs
CN100455539C (zh) * 2006-08-02 2009-01-28 南京工业大学 一种微波介质陶瓷及其制备方法
CN102336569A (zh) * 2010-07-28 2012-02-01 游钦禄 超低损耗微波介质陶瓷制备方法及在射频/微波电容器中的应用

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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication