CN112723881A - 一种具有高温度稳定性的介电陶瓷材料 - Google Patents

一种具有高温度稳定性的介电陶瓷材料 Download PDF

Info

Publication number
CN112723881A
CN112723881A CN202011617860.1A CN202011617860A CN112723881A CN 112723881 A CN112723881 A CN 112723881A CN 202011617860 A CN202011617860 A CN 202011617860A CN 112723881 A CN112723881 A CN 112723881A
Authority
CN
China
Prior art keywords
powder
hours
equal
ball milling
sieved
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011617860.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112723881B (zh
Inventor
仪凯
李洋
张庆猛
孙竹叶
杨志民
杨剑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GRIMN Engineering Technology Research Institute Co Ltd
Original Assignee
GRIMN Engineering Technology Research Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GRIMN Engineering Technology Research Institute Co Ltd filed Critical GRIMN Engineering Technology Research Institute Co Ltd
Priority to CN202011617860.1A priority Critical patent/CN112723881B/zh
Publication of CN112723881A publication Critical patent/CN112723881A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112723881B publication Critical patent/CN112723881B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
    • C04B35/475—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on bismuth titanates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3227—Lanthanum oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5427—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof millimeter or submillimeter sized, i.e. larger than 0,1 mm
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/602—Making the green bodies or pre-forms by moulding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562—Heating rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)

Abstract

本发明属于高压陶瓷材料领域，尤其涉及一种具有高温度稳定性的介电陶瓷材料的制备方法。本发明以Bi2O3、La2O3、TiO2、CaCO3为原料，按照配比要求，采用固相烧结合成工艺合成。由上述介电材料制成的陶瓷电容器，具有如下电气性能：温度变化率|△ε|/ε25≤1％(‑40℃～70℃)，介电常数ε25≥130，损耗角正切值tgδ≤0.3％，击穿电压VBAC≥5kV/mm，适合用于电子式电压互感器用电容器。

Description

一种具有高温度稳定性的介电陶瓷材料
技术领域
本发明属于高压陶瓷材料领域，尤其涉及一种具有高温度稳定性的介电陶瓷材料的制备方法。
背景技术
电压互感器是电力***中用于电能计量和继电保护的重要设备之一，其测量准确度及可靠性对电力***的安全、稳定和经济运行有着重要的影响。随着配电网智能化的大力发展，传统的电磁式电压互感器因其绝缘复杂、体积大、测量线性范围窄以及易发生铁磁谐振等问题，严重制约了配电网的数字化建设。电子式电压互感器近些年在智能配电网建设中得到了比较好的发展和应用。其中，基于陶瓷电容分压原理的电子式电压互感器由于体积小、绝缘强度高、寿命长以及精度高等优势成为新一代中压配电网用电压互感器的发展主流。高压陶瓷电容器由于具有温度系数小、损耗低等特点成为电子式电压互感器首选电容。
目前，用于制备高温度稳定性的高介电常数陶瓷电容器的介质陶瓷材料主要有三个体系：乌青铜结构BaO-Ln2O3-TiO2体系、铅基钙钛矿系列和复合钙钛矿结构CaO-Li2O-Ln2O3-TiO2体系。BaO-Ln2O3-TiO2体系中Ln2O3以La2O3、Sm2O3、Nd2O3为主，其介电常数可达80～100。铅基钙钛矿材料主要指(Pb1–xCax)(Fe1/2Nb1/2)O3和(Pb1–xCax)(Mg1/3Nb2/3)O3系材料，其介电常数为90～100。复合钙钛矿结构CaO-Li2O-Ln2O3-TiO2体系实际上是(Li1/2Ln1/2)TiO3(Ln＝La，Nd，Sm)和CaTiO3复合而成，其介电常数为95～110。这些陶瓷体系由于介电常数较低，还不能很好的满足互感器设备小型化的使用需求，因此迫切需要开发出更高介电常数的高压陶瓷电容器以满足电子式电压互感器的使用要求。
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明的目的就是针对现有体系存在的不足，提出一种全新的高温度稳定性、高介电常数陶瓷材料体系，通过选择正温系数材料(Bi0.9La0.1)2Ti2O7和负温系数材料CaBi4Ti4O15进行复合，实现高的介电常数和优异的温度稳定性。
用于解决技术问题的方法
针对上述问题，本发明提出了一种具有高温度稳定性的高介电常数陶瓷材料。
根据本发明的一个实施方案，提供一种具有高温度稳定性的高介电常数陶瓷材料的制备方法，其包括以下步骤：
(1)将Bi2O3、La2O3、TiO2、CaCO3 4种原料，按照比例球磨；
(2)将步骤(1)中球磨后的粉料干燥、过筛；
(3)将步骤(2)中过筛后的粉料于1000～1150℃预烧；
(4)将预烧后的粉料放入加入PVA后球磨，烘干后过筛；
(5)将步骤(4)中过筛后的粉料压制成坯体，再经过冷等静压；
(6)将步骤(5)中的坯体高温排胶，排胶后烧结。
一种实施方式为，其中，步骤(1)中所述Bi2O3、La2O3、TiO2、CaCO34种原料，按照摩尔比例0.9～2:0～0.1:2～4:0～1混合。
一种实施方式为，其中，步骤(1)中，将混合后的料放入尼龙罐中，加入去离子水和氧化锆球后，球磨8～12小时。
一种实施方式为，其中，步骤(2)中，球磨后的粉料放入干燥箱中，于90～120℃烘干，然后过40目筛。
一种实施方式为，其中，步骤(3)中，过筛后的粉料放入马弗炉中，于1000～1150℃预烧，保温时间2～4小时。
一种实施方式为，其中，步骤(4)中，预烧后的粉料中加入0.5wt％的PVA，放入尼龙球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球，球磨10～15小时，烘干后过100目筛。
一种实施方式为，其中，步骤(5)中，过筛后的粉料用粉末压片机以4MPa压制成圆柱坯体，再经过冷等静压，压力为200Mpa。
一种实施方式为，其中，步骤(6)中，将圆柱坯体于600℃下保温5小时排胶，再在1200～1300℃烧结，保温时间为3～6小时，制成具有高温度稳定性的介电陶瓷。
根据本发明的第二方面，提供一种具有高温度稳定性的高介电常数陶瓷材料，其配方的化学成分组成为：aBi2O3-bLa2O3-cTiO2-dCaCO3，其中的a、b、c、d、表示各成分的摩尔比例，分别为：0.9≤a≤2，0≤b≤0.1，2≤c≤4，0≤d≤1。
根据本发明的第三方面，提供一种由上述的高介电常数陶瓷材料制得的陶瓷电容器，其中，材料温度变化率|△ε|/ε25≤1％(-40℃～70℃)，介电常数ε25≥130，损耗角正切值tgδ≤0.3％，击穿电压VBAC≥5kV/mm。
本发明的有益效果
本发明制成的陶瓷电容器，具有如下电气性能：材料温度变化率|△ε|/ε25≤1％(-40℃～70℃)，介电常数ε25≥130，损耗角正切值tgδ≤0.3％，击穿电压VBAC≥5kV/mm；即在具有较高介电常数和低介电损耗的同时，具有优良的介电温度稳定性，适合用于电子式电压互感器用电容器。
从以下示例性实施方案的描述中，本发明的进一步特征将变得显而易见。
附图说明
图1是所制备样品的XRD图。
具体实施方式
以下对本公开的一个实施方式具体地说明，但本公开并非限定于此。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种具有高温度稳定性的介电陶瓷材料的制备方法，其配方的化学成分组成为：aBi2O3-bLa2O3-cTiO2-dCaCO3，其中的a、b、c、d、表示各成分的摩尔比例，分别为：0.9≤a≤2，0≤b≤0.1，2≤c≤4，0≤d≤1。
一种具有高温度稳定性的介电陶瓷材料的制备方法：具有如下具体步骤：
(1)将Bi2O3、La2O3、TiO2、CaCO3 4种原料，按照摩尔比例0.9～2:0～0.1:2～4:0～1配料，将配好的料放入尼龙罐中，加入去离子水和氧化锆球后，球磨8～12小时。
(2)将步骤(1)中球磨后的粉料放入干燥箱中，于90～120℃烘干，然后过40目筛；
(3)将步骤(2)中过筛后的粉料放入马弗炉中，于1000～1150℃预烧，保温时间2～4小时；
(4)将预烧后的粉料放入加入0.5wt％的PVA，放入尼龙球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球，球磨10～15小时，烘干后过100目筛。
(5)将步骤(4)中过筛后的粉料用粉末压片机以4MPa压制成圆柱坯体，再经过冷等静压，压力为200Mpa。
(6)将步骤(5)中的圆柱坯体于600℃下保温5小时排胶，再在1200～1300℃烧结，保温时间为3～6小时，制成具有高温度稳定性的介电陶瓷。
实施例
通过实施例更详细地描述本发明，但本发明不限于下述实施例。
实施例1
(1)将Bi2O3、La2O3、TiO2、CaCO3 4种原料，按照摩尔比例1.01:0.09:2.20:0.10配料，将配好的料放入尼龙罐中，加入去离子水和氧化锆球，陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为1:1:1.5，球磨10小时。
(2)将步骤(1)中球磨后的粉料放入干燥箱中，于100℃烘干，然后过40目筛；
(3)将步骤(2)中过筛后的粉料放入马弗炉中，于1050℃预烧，升温速率为2℃/min，保温时间3小时；
(4)将预烧后的粉料放入加入0.5wt％的PVA，放入尼龙球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球，陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为1:1:1.5，球磨12小时，烘干后过100目筛。
(5)将步骤(4)中过筛后的粉料用粉末压片机以4MPa压制成圆柱坯体，再经过冷等静压，压力为200Mpa。
(6)将步骤(5)中的圆柱坯体于600℃下保温5小时排胶，再在1200℃烧结，保温时间为4小时，升温速率为2℃/min。制成具有高温度稳定性的介电陶瓷。
实施例2
(1)将Bi2O3、La2O3、TiO2、CaCO3 4种原料，按照摩尔比例1.12:0.08:2.40:0.20配料，将配好的料放入尼龙罐中，加入去离子水和氧化锆球，陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为1:1:1.5，球磨8小时。
(2)将步骤(1)中球磨后的粉料放入干燥箱中，于110℃烘干，然后过40目筛；
(3)将步骤(2)中过筛后的粉料放入马弗炉中，于1100℃预烧，升温速率为2℃/min，保温时间4小时；
(4)将预烧后的粉料放入加入0.5wt％的PVA，放入尼龙球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球，陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为1:1:1.5，球磨12小时，烘干后过100目筛。
(5)将步骤(4)中过筛后的粉料用粉末压片机以4MPa压制成圆柱坯体，再经过冷等静压，压力为200Mpa。
(6)将步骤(5)中的圆柱坯体于600℃下保温5小时排胶，再在1250℃烧结，保温时间为4小时，升温速率为2℃/min。制成具有高温度稳定性的介电陶瓷。
实施例3
(1)将Bi2O3、La2O3、TiO2、CaCO3 4种原料，按照摩尔比例1.23:0.07:2.60:0.30配料，将配好的料放入尼龙罐中，加入去离子水和氧化锆球，陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为1:1:1.5，球磨9小时。
(2)将步骤(1)中球磨后的粉料放入干燥箱中，于120℃烘干，然后过40目筛；
(3)将步骤(2)中过筛后的粉料放入马弗炉中，于1150℃预烧，升温速率为2℃/min，保温时间3小时；
(4)将预烧后的粉料放入加入0.5wt％的PVA，放入尼龙球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球，陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为1:1:1.5，球磨13小时，烘干后过100目筛。
(5)将步骤(4)中过筛后的粉料用粉末压片机以4MPa压制成圆柱坯体，再经过冷等静压，压力为200Mpa。
(6)将步骤(5)中的圆柱坯体于600℃下保温5小时排胶，再在1275℃烧结，保温时间为4小时，升温速率为2℃/min。制成具有高温度稳定性的介电陶瓷。
实施例4
(1)将Bi2O3、La2O3、TiO2、CaCO3 4种原料，按照摩尔比例1.34:0.06:2.80:0.40配料，将配好的料放入尼龙罐中，加入去离子水和氧化锆球，陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为1:1:1.5，球磨9小时。
(2)将步骤(1)中球磨后的粉料放入干燥箱中，于100℃烘干，然后过40目筛；
(3)将步骤(2)中过筛后的粉料放入马弗炉中，于1100℃预烧，保温时间3小时；
(4)将预烧后的粉料放入加入0.5wt％的PVA，放入尼龙球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球，陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为1:1:1.5，球磨15小时，烘干后过100目筛。
(5)将步骤(4)中过筛后的粉料用粉末压片机以4MPa压制成圆柱坯体，再经过冷等静压，压力为200Mpa。
(6)将步骤(5)中的圆柱坯体于600℃下保温5小时排胶，再在1300℃烧结，保温时间为4小时，升温速率为2℃/min。制成具有高温度稳定性的介电陶瓷。
实施例5
(1)将Bi2O3、La2O3、TiO2、CaCO3 4种原料，按照摩尔比例1.45:0.05:3.00:0.50配料，将配好的料放入尼龙罐中，加入去离子水和氧化锆球，陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为1:1:1.5，球磨11小时。
(2)将步骤(1)中球磨后的粉料放入干燥箱中，于100℃烘干，然后过40目筛；
(3)将步骤(2)中过筛后的粉料放入马弗炉中，于1125℃预烧，升温速率为2℃/min，保温时间4小时；
(4)将预烧后的粉料放入加入0.5wt％的PVA，放入尼龙球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球，陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为1:1:1.5，球磨12小时，烘干后过100目筛。
(5)将步骤(4)中过筛后的粉料用粉末压片机以4MPa压制成圆柱坯体，再经过冷等静压，压力为200Mpa。
(6)将步骤(5)中的圆柱坯体于600℃下保温5小时排胶，再在1250℃烧结，保温时间为3小时，升温速率为2℃/min。制成具有高温度稳定性的介电陶瓷。
实施例6
(1)将Bi2O3、La2O3、TiO2、CaCO3 5种原料，按照摩尔比例1.56:0.04:3.20:0.60配料，将配好的料放入尼龙罐中，加入去离子水和氧化锆球，陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为1:1:1.5，球磨12小时。
(2)将步骤(1)中球磨后的粉料放入干燥箱中，于100℃烘干，然后过40目筛；
(3)将步骤(2)中过筛后的粉料放入马弗炉中，于1150℃预烧，升温速率为2℃/min，保温时间3小时；
(4)将预烧后的粉料放入加入0.5wt％的PVA，放入尼龙球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球，陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为1:1:1.5，球磨12小时，烘干后过100目筛。
(5)将步骤(4)中过筛后的粉料用粉末压片机以4MPa压制成圆柱坯体，再经过冷等静压，压力为200Mpa。
(6)将步骤(5)中的圆柱坯体于600℃下保温5小时排胶，再在1250℃烧结，保温时间为4小时，升温速率为2℃/min。制成具有高温度稳定性的介电陶瓷。
实施例7
(1)将Bi2O3、La2O3、TiO2、CaCO3 4种原料，按照摩尔比例1.67:0.03:3.40:0.70配料，将配好的料放入尼龙罐中，加入去离子水和氧化锆球，陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为1:1:1.5，球磨8小时。
(2)将步骤(1)中球磨后的粉料放入干燥箱中，于100℃烘干，然后过40目筛；
(3)将步骤(2)中过筛后的粉料放入马弗炉中，于1100℃预烧，升温速率为2℃/min，保温时间3小时；
(4)将预烧后的粉料放入加入0.5wt％的PVA，放入尼龙球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球，陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为1:1:1.5，球磨12小时，烘干后过100目筛。
(5)将步骤(4)中过筛后的粉料用粉末压片机以4MPa压制成圆柱坯体，再经过冷等静压，压力为200Mpa。
(6)将步骤(5)中的圆柱坯体于600℃下保温5小时排胶，再在1275℃烧结，保温时间为4小时，升温速率为2℃/min。制成具有高温度稳定性的介电陶瓷。
实施例8
(1)将Bi2O3、La2O3、TiO2、CaCO3 4种原料，按照摩尔比例1.78:0.02:3.60:0.80配料，将配好的料放入尼龙罐中，加入去离子水和氧化锆球，陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为1:1:1.5，球磨10小时。
(2)将步骤(1)中球磨后的粉料放入干燥箱中，于100℃烘干，然后过40目筛；
(3)将步骤(2)中过筛后的粉料放入马弗炉中，于1100℃预烧，升温速率为2℃/min，保温时间4小时；
(4)将预烧后的粉料放入加入0.5wt％的PVA，放入尼龙球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球，陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为1:1:1.5，球磨12小时，烘干后过100目筛。
(5)将步骤(4)中过筛后的粉料用粉末压片机以4MPa压制成圆柱坯体，再经过冷等静压，压力为200Mpa。
(6)将步骤(5)中的圆柱坯体于600℃下保温5小时排胶，再在1250℃烧结，保温时间为3小时，升温速率为2℃/min。制成具有高温度稳定性的介电陶瓷。
实施例9
(1)将Bi2O3、La2O3、TiO2、CaCO3 4种原料，按照摩尔比例1.89:0.01:3.80:0.09配料，将配好的料放入尼龙罐中，加入去离子水和氧化锆球，陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为1:1:1.5，球磨12小时。
(2)将步骤(1)中球磨后的粉料放入干燥箱中，于100℃烘干，然后过40目筛；
(3)将步骤(2)中过筛后的粉料放入马弗炉中，于1050℃预烧，升温速率为2℃/min，保温时间3小时；
(4)将预烧后的粉料放入加入0.5wt％的PVA，放入尼龙球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球，陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为1:1:1.5，球磨12小时，烘干后过100目筛。
(5)将步骤(4)中过筛后的粉料用粉末压片机以4MPa压制成圆柱坯体，再经过冷等静压，压力为200Mpa。
(6)将步骤(5)中的圆柱坯体于600℃下保温5小时排胶，再在1300℃烧结，保温时间为6小时，升温速率为2℃/min。制成具有高温度稳定性的介电陶瓷。
将实施例1～9制备的陶瓷瓷片经过研磨，制得表面光滑的测试圆片。随后采用丝网印刷机，在瓷片两面印刷银浆料，烘干。在850℃烧结10分钟，完成银电极制备。对瓷片进行性能测试：首先利用精密阻抗分析仪测试各样品在室温和1kHz测试频率条件下的电容值、介电损耗值，并通过平行板电容器介电常数计算公式获得介电常数值。结合高低温烘箱，测试样品的电容随温度的变化曲线，测试温度范围为：-40℃～70℃。使用环氧封装瓷片，测试其耐压特性。测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002871712200000101
工业实用性
本发明的具有高温度稳定性的高介电常数陶瓷材料及其制备方法制成的陶瓷电容器，具有如下电气性能：温度变化率|△ε|/ε25≤1％(-40℃～70℃)，介电常数ε25≥130，损耗角正切值tgδ≤0.3％，击穿电压VBAC≥5kV/mm，适合用于电子式电压互感器用电容器。
此实施例仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种具有高温度稳定性的高介电常数陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将Bi2O3、La2O3、TiO2、CaCO3 4种原料，按照比例球磨；
(2)将步骤(1)中球磨后的粉料干燥、过筛；
(3)将步骤(2)中过筛后的粉料于1000～1150℃预烧；
(4)将预烧后的粉料放入加入PVA后球磨，烘干后过筛；
(5)将步骤(4)中过筛后的粉料压制成坯体，再经过冷等静压；
(6)将步骤(5)中的坯体高温排胶，排胶后烧结。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中所述Bi2O3、La2O3、TiO2、CaCO34种原料，按照摩尔比例0.9～2:0～0.1:2～4:0～1混合。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(1)中，将混合后的料放入尼龙罐中，加入去离子水和氧化锆球后，球磨8～12小时。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(2)中，球磨后的粉料放入干燥箱中，于90～120℃烘干，然后过40目筛。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(3)中，过筛后的粉料放入马弗炉中，于1000～1150℃预烧，保温时间2～4小时。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(4)中，预烧后的粉料中加入0.5wt％的PVA，放入尼龙球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球，球磨10～15小时，烘干后过100目筛。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(5)中，过筛后的粉料用粉末压片机以4MPa压制成圆柱坯体，再经过冷等静压，压力为200Mpa。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(6)中，将圆柱坯体于600℃下保温5小时排胶，再在1200～1300℃烧结，保温时间为3～6小时，制成具有高温度稳定性的介电陶瓷。
9.一种具有高温度稳定性的高介电常数陶瓷材料，其特征在于，其配方的化学成分组成为：aBi2O3-bLa2O3-cTiO2-dCaCO3，其中的a、b、c、d、表示各成分的摩尔比例，分别为：0.9≤a≤2，0≤b≤0.1，2≤c≤4，0≤d≤1。
10.由权利要求9所述的高介电常数陶瓷材料制得的陶瓷电容器，其中，材料温度变化率|△ε|/ε25≤1％(-40℃～70℃)，介电常数ε25≥130，损耗角正切值tgδ≤0.3％，击穿电压VBAC≥5kV/mm。
CN202011617860.1A 2020-12-30 2020-12-30 一种具有高温度稳定性的介电陶瓷材料 Active CN112723881B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011617860.1A CN112723881B (zh) 2020-12-30 2020-12-30 一种具有高温度稳定性的介电陶瓷材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011617860.1A CN112723881B (zh) 2020-12-30 2020-12-30 一种具有高温度稳定性的介电陶瓷材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112723881A true CN112723881A (zh) 2021-04-30
CN112723881B CN112723881B (zh) 2022-12-02

Family

ID=75611199

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011617860.1A Active CN112723881B (zh) 2020-12-30 2020-12-30 一种具有高温度稳定性的介电陶瓷材料

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112723881B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114455944A (zh) * 2022-01-28 2022-05-10 厦门乃尔电子有限公司 一种铋层状结构压电陶瓷材料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5375500A (en) * 1976-12-15 1978-07-04 Seiko Epson Corp Temperture compensating dielectric ceramic composition
CN108640676A (zh) * 2018-08-15 2018-10-12 武汉工程大学 固相反应法制备焦绿石结构Bi2Ti2O7陶瓷的方法
CN111925187A (zh) * 2020-07-03 2020-11-13 成都宏科电子科技有限公司 一种无铅高压中温烧结的锶铋钛基介质材料及制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5375500B2 (ja) * 2009-10-02 2013-12-25 村田機械株式会社 工作機械

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5375500A (en) * 1976-12-15 1978-07-04 Seiko Epson Corp Temperture compensating dielectric ceramic composition
CN108640676A (zh) * 2018-08-15 2018-10-12 武汉工程大学 固相反应法制备焦绿石结构Bi2Ti2O7陶瓷的方法
CN111925187A (zh) * 2020-07-03 2020-11-13 成都宏科电子科技有限公司 一种无铅高压中温烧结的锶铋钛基介质材料及制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PURNIMA RAWAT ET AL.: "Studies on dielectric response of Ca2Bi3LaTi5O18 ceramics", 《INTERNATIONAL JOURNAL OF RESEARCH IN MANAGEMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY》 *
彭宗枝: "CaBi4Ti4O15材料的稀土离子掺杂及制备工艺研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库（硕士） 工程科技II辑》 *
郑夏莲等: "组分影响CaBi4Ti4O15介电性能的研究", 《硅酸盐通报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114455944A (zh) * 2022-01-28 2022-05-10 厦门乃尔电子有限公司 一种铋层状结构压电陶瓷材料及其制备方法
CN114455944B (zh) * 2022-01-28 2022-11-11 厦门乃尔电子有限公司 一种铋层状结构压电陶瓷材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN112723881B (zh) 2022-12-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100456393C (zh) 高介电常数微波介质陶瓷及其制备方法
CN113248253A (zh) 一种巨介电常数钛酸锶介质陶瓷及其制备方法
CN106915960A (zh) 一种无铅高储能密度和储能效率陶瓷材料及其制备方法
CN108922779A (zh) 一种片式通孔金电极芯片电容器及其制备方法
CN108218424B (zh) 一种高频微波陶瓷电容器介质材料及其制备方法
KR102599848B1 (ko) 도핑된 페로브스카이트 바륨 스타네이트 재료 및 이의 제조 방법과 응용
CN112723881B (zh) 一种具有高温度稳定性的介电陶瓷材料
CN111925187A (zh) 一种无铅高压中温烧结的锶铋钛基介质材料及制备方法
CN115124337A (zh) 一种氧化锌压敏陶瓷、制备方法及其应用
CN103420674B (zh) 一种改善微波介电特性的钽离子取代铌酸钕陶瓷
CN112979314B (zh) 一种中等介电常数高q微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN104803681B (zh) 一种新型低温烧结低介电常数微波介质陶瓷材料
CN107188563A (zh) 一种具有高品质因数的镁锆铌钽系微波介质陶瓷
CN107445616B (zh) 一种钛酸锶基无铅耐高压储能陶瓷材料及其制备方法
CN108929109B (zh) 一种具有npo特性的高压陶瓷电容器材料及其制备方法
Chen et al. Effect of Y2O3 and Dy2O3 on dielectric properties of Ba0. 7 Sr0. 3 TiO3 series capacitor ceramics
CN112408977A (zh) 一种高品质的陶瓷介质材料及其制备方法
CN105060888B (zh) 一种氧化铝掺杂制备低损耗稳定铌酸钕陶瓷
CN102850057A (zh) 以氧化铜为添加剂降低铌酸钕微波介质陶瓷烧结温度的方法
CN112299845B (zh) 一种高性能的陶瓷介质材料及其制备方法
CN104609852A (zh) 一种线性高压低损耗电容器陶瓷材料及其制备方法
CN110803923B (zh) 一种还原气氛下具有高电阻率、巨介电常数和低损耗的二氧化钛基陶瓷的制备方法
CN111960818A (zh) 一种低温烧结陶瓷材料及其制备方法
CN116768624B (zh) 一种铌酸钠基无相变电介质陶瓷材料、其制备方法及其用途
CN108794004B (zh) 一种镧钕掺杂镍酸盐陶瓷及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant