CN1306288A - 一种高压陶瓷电容器介质 - Google Patents
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Abstract
本发明是关于高压陶瓷电容器介质的配方组成,它采用常规的高压陶瓷电容器介质制备方法来制备得到无铅高压陶瓷电容器介质,其特征在于所述介质配方包括(重量比):BaTiO365～98%、SrTiO31～15%、Bi2O3·3TiO20.05～30%、CaZrO30.03～6%、Nb2O50.01～1%。其耐压高,可达8KV/mm以上,电容温度变化率小,使用过程中性能稳定性好,安全性高。
Description
本发明是关于高压陶瓷电容器介质的配方组成，它采用常规的高压陶瓷电容器介质制备方法来制备得到无铅高压陶瓷电容器介质。
彩电、航天、火箭、导弹、航海等领域迫切需要击穿电压高、温度稳定性好、损耗小、体积小、可靠性高的陶瓷电容器。
通常用于生产高压陶瓷电容器的介质中含有一定量的铅，这不仅在生产过程中对人体造成危害，而且对性能稳定性有不良影响。
中国期刊《电子元件与材料》第8卷第5期(1989年10月)在“高介高压2B4介质陶瓷”一文中公开了一种高压陶瓷电容器的介质材料，该介质材料采用97.8Wt％BaTiO3+0.8Wt％Bi2O3+0.7Wt％Nb2O5+0.5Wt％CeO2+0.2Wt％MnO2的配方，以常规的工艺制备试样，其介电常数ε=2500～2600,tgδ=0.5～1.4％,直流耐压强度为7KV/mm。该介质虽属无铅介质材料，但它存在耐高压性较差，稳定性也较差。
另有专利“高压陶瓷电容器介质的制造方法”(专利号91101958.8)，其采用非常规工艺制备介质，即流延成型膜，然后叠层介质体，将多层介质体进行真空加热匀压、冲片、然后进行排胶、烧成而得。该专利的缺点是制备工艺方法复杂、导致产品制造成本增加，按其介质配方制造所得的高压陶瓷电容器的电容温度系数大，导致使用过程中性能波动大，电容器使用安全性差。
本发明的目的是提供一种高压陶瓷电容器介质。
本发明的目的是这样来实现的：
高压陶瓷介质配方组成包括(重量比)：BaTiO3 65～98％,SrTiO3 1～15％,Bi2O3·3TiO2 0.05～30％,CaZrO3 0.03～6％,Nb2O5 0.01～1％。
本发明在上述成分中还加入(重量比)：K2CO3 0.01～4％,MgO 0.02～2％,SiO20.01～3％。
其采用常规的高压陶瓷电容器介质制备工艺，即按配方将原料球磨粉碎混合，进行烘干后，加入粘合剂造粒，再压制成生坯片，然后在空气中烧结，经保温后，获得陶瓷电容器介质，在介质上被上电极即成。
上述陶瓷介质的配方最好采用下列三种方案(重量比)：
①BaTiO3 90～95％,SrTiO3 1～8％,Bi2O3·3TiO2 0.05～5％,CaZrO3 1～6％,Nb2O5 0.1～0.5％,K2CO3 0.01～0.5％,MgO 0.1～0.5％,SiO2 0.01～2％。
②BaTiO3 80～90％,SrTiO3 2～7％,Bi2O3·3TiO2 1～7％,CaZrO3 1～6％,Nb2O50.2～0.5％,K2CO3 0.2～0.5％,MgO 0.2～0.5％,SiO2 0.01～1.5％。
③BaTiO3 75～80％,SrTiO3 3～6％,Bi2O3·3TiO2 15～20％,CaZrO3 1～6％,Nb2O50.01～0.5％,K2CO3 0.01～0.5％,MgO 0.1～0.5％,SiO2 0.01～2％。
现在结合实施例对本发明作进一步的描述。
表1、2、3给出本发明的三组实施例共9个试样的配方。第一组实施例(试样1,2,3)具有B组的温度特性；第二组实施例(试样4、5、6)具有B组的温度特性；第三组实施例(试样7、8、9)具有D组的温度特性，接近于B组。
表1
| 试样编号 | 成 分(重量％) | |||||||
| BaTiO3 | SrTiO3 | CaZrO3 | Bi2O3·3TiO2 | Nb2O5 | K2CO3 | MgO | SiO2 | |
| 1 | 90 | 6 | 1 | 2.1 | 0.4 | 0.1 | 0.1 | 0.3 |
| 2 | 93 | 3 | 1.5 | 1.2 | 0.5 | 0.2 | 0.2 | 0.4 |
| 3 | 91 | 2.5 | 2 | 3.65 | 0.5 | 0.05 | 0.1 | 0.2 |
表2
| 试样编号 | 成 分(重量％) | |||||||
| BaTiO3 | SrTiO3 | CaZrO3 | Bi2O3·3TiO2 | Nb2O5 | K2CO3 | MgO | SiO2 | |
| 4 | 85 | 6.6 | 1 | 5.95 | 0.4 | 0.2 | 0.25 | 0.6 |
| 5 | 88 | 5 | 2.9 | 2.5 | 0.45 | 0.2 | 0.4 | 0.55 |
| 6 | 90 | 4 | 1.5 | 3 | 0.5 | 0.25 | 0.35 | 0.4 |
表3
| 试样编号 | 成 分(重量％) | |||||||
| BaTiO3 | SrTiO3 | CaZrO3 | Bi2O3·3TiO2 | Nb2O5 | K2CO3 | MgO | SiO2 | |
| 7 | 78.9 | 3.65 | 1 | 15 | 0.35 | 0.3 | 0.3 | 0.5 |
| 8 | 77 | 4.6 | 2 | 15 | 0.45 | 0.4 | 0.2 | 0.35 |
| 9 | 75 | 3 | 3.25 | 17.6 | 0.4 | 0.25 | 0.1 | 0.4 |
上述配方的主要原料采用电容级纯，制备时按上述配方首先将原料用蒸馏水或去离子水采用振磨混合，料∶球∶水(重量比)=(1～1.2)∶3∶(0.6～1.2)，振磨5～8小时后，烘干得干粉料，在干粉料中加入占其重量10％的重量浓度为10％的聚乙烯醇溶液，进行造粒，混研后过40目筛，再在10～20Mpa压力下进行干压成生坯片，然后在温度为1260℃～1400℃下保温0.5～3.5小时进行排胶和烧成，再在780℃～870℃下保温15分钟进行烧银，形成银电极，再焊引线，进行包封，即得电容器，可以测试其介电性能。
上述各试样的介电性能在表4中示出。
表4
| 试样编号 | 介电常数ε | 介质损耗(×10-4) | 绝缘电阻(×1010Ω·cm) | 电容温度变化率％(-25℃～+85℃) | 耐直流电压(KV/mm) |
| 1 | 3300 | 120 | ≥50 | +3.5-1 | ＞9 |
| 2 | 3100 | 126 | ≥50 | +3.5-1 | ＞9 |
| 3 | 2900 | 116 | ≥50 | +3.5-1 | ＞9 |
| 4 | 1500 | 100 | ≥20 | +3-2 | ＞8 |
| 5 | 1700 | 87 | ≥20 | +3-2 | ＞8 |
| 6 | 1850 | 108 | ≥20 | +3-2 | ＞8 |
| 7 | 2200 | 55 | ≥50 | +10-11 | ≥10 |
| 8 | 2010 | 50 | ≥50 | +10-11 | ≥10 |
| 9 | 1860 | 45 | ≥50 | +10-11 | ≥10 |
本发明与现有技术相比，有如下优点：1、耐压高，可达8KV/mm以上，最高耐压可达10KV/mm以上。2、电容温度变化率小，介电常数ε=3300时，电容温度变化率ΔC/C(-25～+85℃)达
使用过程中性能稳定性好，安全性高。3、成本低，主要原料采用电容级纯即可制造出本发明的陶瓷介质。4、工艺简单，采用常规的高压陶瓷电容器介质制备工艺即可进行制备。5、本发明提供的高压陶瓷电容器介质组分不含铅，对生产环境无污染影响。
Claims (5)
1、一种高压陶瓷电容器介质，其特征在于其特征在于所述介质配方包括(重量比)：BaTiO3 65～98％、SrTiO3 1～15％、Bi2O3·3 TiO2 0.05～30％、CaZrO30.03～6％、Nb2O5 0.01～1％。
2、根据权利要求1所述的高压陶瓷电容器介质，其特征在于所述介质配方含有(重量比)：K2CO3 0.01～4％、MgO 0.02～2％、SiO2 0.01～3％。
3、根据权利要求1、2所述的高压陶瓷电容器介质，其特征在于所述介质配方(重量比)为：BaTiO3 90～95％、SrTiO3 1～8％、Bi2O3·3 TiO2 0.05～5％、CaZrO3 1～6％、Nb2O5 0.1～0.5％、K2CO3 0.01～0.5％、MgO 0.1～0.5％、SiO20.01～2％。
4、根据权利要求1、2所述的高压陶瓷电容器介质，其特征在于所述介质配方(重量比)为：BaTiO3 80～90％、SrTiO3 2～7％、Bi2O3·3TiO2 1～7％、CaZrO3 1～6％、Nb2O5 0.2～0.5％、K2CO3 0.2～0.5％、MgO 0.2～0.5％、SiO20.01～1.5％。
5、根据权利要求1、2所述的高压陶瓷电容器介质，其特征在于所述介质配方(重量比)为：BaTiO3 75～80％、SrTiO3 3～6％、Bi2O3·3TiO2 15～20％、CaZrO3 1～6％、Nb2O5 0.01～0.5％、K2CO3 0.01～0.5％、MgO 0.1～0.5％、SiO20.01～2％。
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