CN1793003A - (Ba1-x-ySrxYy)TiO3基电介质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(Ba1-x-ySrxYy)TiO3基电介质陶瓷材料及其制备方法,属于电介质陶瓷技术。该(Ba1-x-ySrxYy)TiO3基电介质陶瓷材料由下列成分及其质量含量组成:(Ba1-x-ySrxYy)TiO3:96%,其中,x=0.29~0.58,y=0.003~0.016;MnO2:(1~3)%;MgO:(1~3)%。其方法过程:将BaCO3、TiO2、Y2O3和SrCO3按(Ba1-x-ySrxYy)TiO3摩尔比配料,然后将该配料与磨球及去离子水按质量比混合进行球磨,将球磨后的料浆烘干、预合成(Ba1-x-ySrxYy)TiO3,在预合成料按质量百分比加入MnO2和MgO,将该配料与磨球及去离子水按质量混合球磨,烘干。然后加入聚乙烯醇水溶液混合均匀,过筛造粒、压力成型、烧结,制得(Ba1-x-ySrxYy)TiO3基电介质陶瓷材料。本发明的优点在于(Ba1-x-ySrxYy)TiO3基电介质陶瓷具有晶粒细、介电常数高、介质损耗低、击穿电场强度高,材料的重复性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种(Ba1-x-ySrxYy)TiO3基电介质陶瓷材料及其制备方法,属于电介质陶瓷技术。
背景技术
国内外对中高压陶瓷电容器的研究十分活跃,主要通过改变材料配方,掺杂某些其它离子达到材料改性和无铅化的目的。有的研究了B2O3-Li2CO3对Mn掺杂(Ba,Sr)TiO3陶瓷性能的影响,由于研究体系的居里温度均在室温以上,因而该体系显示了较高的介电损耗,一般均在1%以上(Tao Hu,Tim J.Price,et al,the effect of Mn on microstructure andproperties of BaSrTiO3 with B2O3-LiCO3,Journal of the European Ceramic Society,25(2005)2531~2535.);有的研究采用溶胶—凝胶法先制得(Ba,Sr)TiO3粉体,再在较低温度下烧结制得了(Ba,Sr)TiO3铁电陶瓷,结果表明,获得的材料介电常数偏低(王疆瑛等.钛酸锶钡(BaxSr1-xTiO3)陶瓷制备及其介电性能的研究,功能材料,2004,2(35)212~213.)。O.P.Thakur,Chandra Prakash等人研究了微波烧结对Ba0.95S0.05TiO3铁电陶瓷性能的影响,但获得的材料的介电损耗高达2.17%以上(O.P.Thakur,Chandra Prakash,et al,dielectricbehavior of Ba0.95S0.05TiO3 ceramics sintered by microwave,Materials Science and Enlneering,B96(2002)221~225.)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种(Ba1-x-ySrxYy)TiO3基电介质陶瓷材料及其制备方法,以该方法制得电介质陶瓷,具有无铅和高介电常数低损耗的特点。
本发明是通过下述技术方案加以实现的,一种(Ba1-x-ySrxYy)TiO3基电介质陶瓷材料,其特征在于由下列成分及其质量含量组成:
(Ba1-x-ySrxYy)TiO3:96%,其中,x=0.29~0.58,y=0.003~0.016;
MnO2:(1~3)%;
MgO:(1~3)%。
上述的(Ba1-x-ySrxYy)TiO3基电介质陶瓷材料制备方法,其特征在于包括以下过程:将BaCO3、TiO2、Y2O3和SrCO3按(Ba1-x-ySrxYy)TiO3摩尔比进行配料,其中,x=0.29~0.58,y=0.003~0.016,然后将该配料与磨球及去离子水按质量比1∶1∶2混合进行球磨4~6小时,将球磨后的料浆置于烘箱中经110~130℃烘干。然后将烘干料在1040℃~1150℃下预合成2h~6h,之后随炉冷却到室温。将预合成料按质量百分比配入96%的(Ba1-x-ySrxYy)TiO3、(1~3)%的MnO2和(1~3)%的MgO,将该配料与磨球及去离子水按质量比1∶1∶1.5混合进行球磨6~12小时,将球磨后的料浆置于搪瓷盘中在烘箱中经110~130℃烘干。然后将烘干料加入5~8%的质量百分比为5%的聚乙烯醇水溶液进行混合均匀,然后过40目筛造粒。造粒料采用100~400MPa压力干压成型。将成型坯件置于氧化铝垫板上放入电阻炉中烧成,垫板上、片与片之间用二氧化锆垫料防止粘连。升温过程中样品在120~150℃和200~350℃各保温20分钟,然后控制升温速度,保证每小时升温在300~400℃,样品在1220℃~1350℃烧结2h~6h,然后断电随炉冷却到室温。将烧成后的瓷片上的二氧化锆垫料清除后,经过超声波清洗、干燥、两面均匀涂敷银电极浆料、经530~850℃保温10分钟烧渗银电极。
本发明的突出优点在于(Ba1-x-ySrxYy)TiO3基电介质陶瓷具有晶粒细、介电常数高、介质损耗低、击穿电场强度高,材料的重复性很好。
具体实施方式
实施例:
将BaCO3、TiO2、Y2O3和SrCO3按(Ba0.611Sr0.38Y0.009)TiO3摩尔比进行配料,然后将该配料与磨球及去离子水按质量比为1∶1∶2混合进行球磨4~6小时,将球磨后的料浆置于烘箱中经120℃烘干。然后将烘干料在1100℃下预合成2h,之后随炉冷却到室温。按照上述的配方以(Ba0.611Sr0.38Y0.009)TiO3配料50g为例计算配方和配料:23.313gBaCO3+15.444g TiO2+10.847g SrCO3+0.0019g Y2O3。以配料与磨球及去离子水按质量比1∶1∶2,混合球磨4h。球磨料干燥后经1080℃,保温2小时预合成。合成料中再称取配入1.0140g MnO2、1.0151g MgO,再按配料与磨球及去离子水按质量比1∶1∶1.5,加入去离子水进行二次球磨6h;球磨料干燥后加入7%的5%聚乙烯醇水溶液3.5ml进行造粒,造粒料过40目筛,然后在350MPa压强下压制Φ10mm×2mm圆片试样;试样在1300℃进行烧结2小时,烧成后的陶瓷试样经超声清洗20min后,将瓷片预热,两面均匀涂敷银电极浆料,经530℃保温10分钟烧渗银电极。经测试,样品的性能为εγ=4745;tgδ=O.16%;在室温交变电场条件下测试试样的击穿电场强度为6.40kv/mm。
Claims (2)
1.一种(Ba1-x-ySrxYy)TiO3基电介质陶瓷材料,其特征在于由下列成分及其质量含量组成:
(Ba1-x-ySrxYy)TiO3:96%,其中,x=0.29~0.58,y=0.003~0.016;
MnO2:(1~3)%;
MgO:(1~3)%。
2.一种按权利要求1所述的(Ba1-x-ySrxYy)TiO3基电介质陶瓷材料制备方法,其特征在于包括以下过程:将BaCO3、TiO2、Y2O3和SrCO3按(Ba1-x-ySrxYy)TiO3摩尔比进行配料,其中,x=0.29~0.58,y=0.003~0.016,然后将该配料与磨球及去离子水按质量比1∶1∶2混合进行球磨4~6小时,将球磨后的料浆置于烘箱中经110~130℃烘干,然后将烘干料在1040℃~1150℃下预合成2h~6h,之后随炉冷却到室温;将预合成料按质量百分比配入96%的(Ba1-x-ySrxYy)TiO3、(1~3)%的MnO2和(1~3)%的MgO,将该配料与磨球及去离子水按质量比1∶1∶1.5混合进行球磨6~12小时,将球磨后的料浆置于搪瓷盘中在烘箱中经110~130℃烘干,然后将烘干料加入5~8%的质量百分比为5%的聚乙烯醇水溶液进行混合均匀,然后过40目筛造粒。造粒料采用100~400MPa压力干压成型,将成型坯件置于氧化铝垫板上放入电阻炉中烧成,垫板上、片与片之间用二氧化锆垫料防止粘连,升温过程中样品在120~150℃和200~350℃各保温20分钟,然后控制升温速度,保证每小时升温在300~400℃,样品在1220℃~1350℃烧结2h~6h,然后断电随炉冷却到室温,将烧成后的瓷片上的二氧化锆垫料清除后,经过超声波清洗、干燥、两面均匀涂敷银电极浆料、经530~850℃保温10分钟烧渗银电极。
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