[發明專利]多層陶瓷電容器內電極鈦酸鋇包覆納米鎳粉及其制備方法

有效

• 申請號: 201210213403.5
• 申請日: 2012-06-25
• 公開（公告）號: CN103508736A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 王曉慧;裘慧廣;郭麗敏;李龍土
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C04B35/628
• 分類號: C04B35/628;C04B35/468;H01G4/008
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

技術領域

本發明涉及一種多層陶瓷電容器內電極鈦酸鋇包覆納米鎳粉及其制備方法。

背景技術

隨著電子產業的飛速發展，新型功能陶瓷元器件不斷向小型化、大容量化、高可靠性和低成本化方向發展。以鈦酸鋇為基體的多層陶瓷電容器(MLCC)是其中重要的一類。以鈦酸鋇為基體的多層陶瓷電容器(MLCC)為了適應人們對MLCC低成本、小型化、大容量的要求，必須降低介電材料的燒結溫度，提高其介電常數和介溫穩定性，為此，廣大科研工作者做了大量的研究工作，致力于研究以價格低廉的Ni取代鉑、鈀等貴金屬作為內電極材料、以銅為端電極的賤金屬電極多層陶瓷電容器，來降低MLCC的成本。

但是在賤金屬內電極多層陶瓷電容器燒制過程中存在內電極材料鎳粉被氧化而造成導電不良、內電極鎳漿料和陶瓷介質層在燒結過程中的收縮行為不匹配而使MLCC容易產生分層結構缺陷的兩個問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種多層陶瓷電容器賤金屬(鎳)內電極材料即具有芯-殼結構的Ni-BaTiO₃復合粉體及其制備方法。

本發明所提供的Ni-BaTiO₃復合粉體由鎳粉和包覆所述鎳粉的納米鈦酸鋇層組成；其中，鎳粉的質量分數為85～96％，納米鈦酸鋇層的質量分數為4～15％。

所述鎳粉的粒徑大小具體可為50～200nm，納米鈦酸鋇層的厚度為2.5～25nm。

所述Ni-BaTiO₃復合粉體的氧化起始溫度可達370℃以上；收縮起始溫度可達730℃以上。

上述Ni-BaTiO₃復合粉體是通過化學包覆法將鈦酸鋇均勻包覆于鎳顆粒表面，制備得到的具有良好的抗氧化性和燒結性能的Ni-BaTiO₃芯-殼結構復合粉體。

具體可分為下述兩種方法：

(1)常壓包覆水熱晶化的方案(制備流程見圖1)：

將鎳粉、鈦酸四丁酯以及三乙醇胺、甘油、聚乙二醇加入到溶劑中，得到混合溶液；對所述混合溶液進行超聲處理使鎳粉分散均勻，然后向其中滴加氫氧化鋇水溶液，滴加完畢后，加熱到25～100℃反應4～8h，即得BaTiO₃未晶化的Ni-BaTiO₃芯-殼結構復合納米粉；再采用水熱法使Ni-BaTiO₃芯-殼結構復合納米粉進行晶化反應，得到晶化良好的Ni-BaTiO₃芯-殼結構復合納米粉。

其中，所述溶劑選自下述至少一種：DEG(二甘醇)、異丙醇、正丙醇和正丁醇。

所述超聲處理中，超聲功率可為50～400W，超聲時間可為10～60分鐘。

BaTiO₃包覆Ni粉之后，BaTiO₃晶化效果不是很明顯，本方案采用水熱法在水熱釜中進行，BaTiO₃得到了很好晶化。所述晶化反應的溫度為140～240℃，時間為4～12小時。

(2)常壓包覆晶化的方案(制備流程見圖7)：

將鎳粉、鈦酸四丁酯以及三乙醇胺、甘油、聚乙二醇加入到溶劑中，得到混合溶液；對所述混合溶液進行超聲處理使鎳粉分散均勻，然后向其中滴加去離子水，攪拌反應4～8h，得到包覆TiO₂的鎳粉；再將所述包覆TiO₂的鎳粉加入到去離子水中，并向其中加入氫氧化鋇水溶液，加熱到60～100℃反應4～12h，即得Ni-BaTiO₃芯-殼結構復合納米粉。

其中，所述溶劑選自下述至少一種：DEG(二甘醇)、異丙醇、正丙醇和正丁醇。

上述兩種方法中，所述鎳粉的粒徑大小可為50-200nm。

所述三乙醇胺的加入量為鎳粉質量的0.4-10％。

所述溶劑的加入量與甘油加入量的體積比為100∶2-10。

所述聚乙二醇(PEG)的重均分子量具體可為6000-20000。

所述聚乙二醇(PEG)的加入量是鎳粉質量的0.5-8％。

所述鎳粉和鈦酸四丁酯的摩爾比為22.5-95∶1。

在常壓包覆水熱晶化的制備方法中，氫氧化鋇與鈦酸四丁酯按照Ba/Ti摩爾比1.0-2.0∶1的比例加入。

在常壓包覆晶化的制備方法中，氫氧化鋇與鈦酸四丁酯按照Ba/Ti摩爾比1.0-8.0∶1的比例加入。