[發(fā)明專利]氧化鑭摻雜改性的鋯鈦酸鋇鈣陶瓷及其制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201110425177.2 | 申請(qǐng)日： | 2011-12-16 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN102515754A | 公開（公告）日： | 2012-06-27 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 鄭少英;劉來君;黃延民;方亮;徐偉華 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 桂林理工大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C04B35/49 | 分類號(hào)： | C04B35/49;C04B35/622 |
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| 地址： | 541004 廣西壯族*** | 國省代碼： | 廣西;45 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 氧化 摻雜 改性 鈦酸鋇 陶瓷 及其 制備 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種氧化鑭摻雜改性的鋯鈦酸鋇鈣(BCZT)陶瓷及其制備方法，屬于電子元器件制造領(lǐng)域的功能陶瓷。
背景技術(shù)
很多研究表明，鈦酸鋇陶瓷在外加直流電場的作用下，具有優(yōu)異的可調(diào)的介電性能，這種可調(diào)特性可廣泛應(yīng)用在電容器件中。但是研究開發(fā)具有高介電、低損耗、高調(diào)諧率的電容器材料與制備技術(shù)已成為發(fā)展的趨勢和研究的熱點(diǎn)。目前，應(yīng)用于可調(diào)電容器件的材料主要是鈦酸鍶鋇陶瓷體系的研究，但其在外加直流電場作用下，鈦酸鍶鋇陶瓷的調(diào)節(jié)介電常數(shù)的耐壓特性和在順電相時(shí)的溫度穩(wěn)定性不夠理想，這些在很大程度上限制了可調(diào)電容器件領(lǐng)域的應(yīng)用。
文獻(xiàn)[郭煒，李玲霞，吳霞宛，等中國稀土學(xué)報(bào)，2003，21(2)：209-213]中提到，稀土離子的摻雜可抑制晶粒生長，可提高室溫下的介電常數(shù)和耐壓強(qiáng)度，并且稀土對(duì)提高抗還原型介電材料的壽命有極其重要的作用。鑭元素?fù)诫s改性的鋯鈦酸鋇陶瓷介電頻譜峰值較低且擴(kuò)散，介電損耗在低溫時(shí)較低。文獻(xiàn)[Chou?X?J，Zhai?J?W，Jiang?H?T，et?al.J?Appl?Phys，2007，102(8)：084106]中報(bào)道了，在BZT陶瓷中摻雜稀土元素La、Sm、Eu時(shí)發(fā)現(xiàn)，BZT陶瓷的調(diào)諧率和介質(zhì)損耗隨著摻雜離子半徑的增大和摻雜量的增加而下降。Zhai等人還研究了在BZT陶瓷中，發(fā)現(xiàn)摻雜稀土元素(如La、Sm、Eu、D?y、Y)，可以彌散相變和鐵電弛豫程度會(huì)隨著摻雜量的增加和摻雜離子半徑的增大而增強(qiáng)。Morrison等人提出了，在介電領(lǐng)域上，微量鑭的摻雜，會(huì)使居里峰移動(dòng)，并且能顯著的提高介電常數(shù)，而且摻雜元素(如Mn、Y、Dy、Ca等)的加入會(huì)引起B(yǎng)ZT的調(diào)諧率升高，介質(zhì)損耗減小。
一般來說，在鈣鈦礦ABO3結(jié)構(gòu)中，半徑較大、價(jià)態(tài)較低的離子進(jìn)入A位，而半徑較小、價(jià)態(tài)較高的離子進(jìn)入B位，其中鑭離子、鈣離子的半徑較大，取代的是鋇離子；鋯離子半徑較小，取代的是鈦離子。又因?yàn)閆r4+比Ti4+具有更好的化學(xué)穩(wěn)定性，Zr4+取代Ti4+增大鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的晶格常數(shù)，從而抑制了Ti4+向Ti3+電子躍遷。因此，在鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中，分別通過A位和B位離子的取代，有望獲得一種高介電，低損耗，高調(diào)諧率的新型電子功能陶瓷。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種組成簡單、高介電、低損耗和高調(diào)諧率等特點(diǎn)的氧化鑭摻雜改性的鋯鈦酸鋇鈣(BCZT)陶瓷及其制備方法。
本發(fā)明涉及的氧化鑭摻雜改性的鋯鈦酸鋇鈣(BCZT)陶瓷的化學(xué)組成通式為：Ba1-xLaxCa0.075(Zr0.9Ti0.1)1-x/4O3進(jìn)行配料，其中0.01≤x≤0.1
氧化鑭摻雜改性的鋯鈦酸鋇鈣(BCZT)陶瓷的制備方法具體步驟為：
(1)將分析純的碳酸鋇、碳酸鈣、氧化鋯、氧化鈦和氧化鑭按化學(xué)計(jì)量比Ba1-xLaxCa0.075(Zr0.9Ti0.1)1-x/4O3進(jìn)行配料，其中0.01≤x≤0.1；
(2)將步驟(1)配制好的原料放到球磨罐中，加入氧化鋯球和無水乙醇，所加的氧化鋯球質(zhì)量為原料總質(zhì)量的2～8倍，采用濕磨法進(jìn)行球磨混合4～24小時(shí)，轉(zhuǎn)速為200～450轉(zhuǎn)/分鐘；取出置于烘箱中在80℃～140℃條件下烘干；烘干的粉體放入坩堝中，經(jīng)以1～5℃/min的升溫速率升至1000～1200℃，保溫1～8小時(shí)；
(3)將步驟(2)所得的煅燒粉體放入球磨罐中，加入氧化鋯球和無水乙醇，所加的氧化鋯球質(zhì)量為煅燒粉體總質(zhì)量的2～8倍，采用濕磨法進(jìn)行球磨混合4～24小時(shí)，轉(zhuǎn)速為200～450轉(zhuǎn)/分鐘得漿料；
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