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

(Ba1-x-ySrxYy)TiO3基电介质陶瓷材料及其制备方法
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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