[發明專利]一種電容器電介質及其制備方法

在審

• 申請號: 201710420490.4
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107089829A
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 伍文慧
• 申請（專利權）人: 合肥勵仙電力工程有限公司
• 主分類號: C04B35/468
• 分類號: C04B35/468;C04B35/64
• 代理公司: 合肥道正企智知識產權代理有限公司34130
• 代理人: 吳瓊

技術領域

本發明屬于電容器領域，具體涉及一種電容器電介質及其制備方法。

背景技術

彩電、計算機、通迅、航空航天、導彈、航海等領域迫切需要擊穿電壓高、溫度穩定性好、可靠性高、小型化、大容量的陶瓷電容器。為了實現陶瓷電容器的小型化和大容量，要求陶瓷電容器的電介質具有高介電常數；為了實現陶瓷電容器的擊穿電壓高，要求陶瓷電容器的電介質耐電壓高；同時，隨著人們對身體健康及環境保護的日益重視，要求陶瓷電容器的電介質在制備、使用及廢棄的過程中不會對人體和環境造成危害，因而要求陶瓷電容器的電介質不含鉛、鎘等金屬元素。

目前，通常用于生產高壓陶瓷電容器的電介質中含有一定量的鉛，這不僅在陶瓷電容器的生產、使用和廢棄過程中對人體和環境造成危害，而且對陶瓷電容器的性能穩定性也有不良影響。例如，中國期刊《江蘇陶瓷》1999年第2期在“BaTiO₃系低溫燒成高介X7R電容器瓷料”一文中公開了一種BaTiO₃中低溫燒成高介滿足X7R特性的電容器瓷料介質，該介質所含的低熔點玻璃料是硼硅酸鉛低熔點玻璃，介質是含鉛的，并且未涉及耐電壓，介電常數小于3500。又如，中國發明專利申請公開說明書CN1212443A(發明名稱為“高介高性能中溫燒結片式多層瓷介電容器瓷料”，專利申請號為97117286.2)，所公開的陶瓷電容器瓷料雖然介電常數高(介電常數≥16000)，但耐電壓較差(耐電壓為700V/mm)，另外其組分含有一定量的鉛。還有，中國發明專利申請公開說明書CN1212444A(發明名稱為“高性能中溫燒結片式多層瓷介電容器瓷料”，專利申請號為97117287.0)，所公開的電容器瓷料介電常數太小(介電常數為3000)，介質損耗小于1.5％，且耐電壓較低(耐電壓為860V/mm)，另外其組分含有一定量的鉛。

有些陶瓷電容器的電介質雖然不含鉛，在陶瓷電容器的生產、使用和廢棄過程中對人體和環境的危害較小，但是其介電常數太小，且/或耐電壓較低。例如，中國期刊《電子元件與材料》1989年第5期在“高介高壓2B4介質陶瓷”一文中公開了一種高壓陶瓷電容器電介質材料，這種介質材料的介電常數太小(介電常數ε＝2500-2600)，tgδ＝0.5-1.4％，耐壓性較差(直流耐壓強度為7KV/mm)。又如，中國發明專利申請公開說明書CN1306288A(發明名稱為“一種高壓陶瓷電容器電介質”，專利申請號為00112050.6)公開的電容器陶瓷介質雖屬無鉛介質材料，其直流耐電壓可以達到10kV/mm以上，但介電常數太小(介電常數為1860-3300)，燒結溫度較高(燒結溫度為1260-1400℃)。還有，中國發明專利申請公開說明書CN1619726A(發明名稱為“一種中低溫燒結高壓陶瓷電容器電介質”，專利申請號為200410041863.x)，其各組分的重量百分比含量為：BaTiO₃60-90％、SrTiO₃1-20％、CaZrO₃0.1-10％、Nb₂O₅0.01-1％、MgO0.01-1％、CeO₂0.01-0.8％、ZnO0.01-0.6％、Co₂O₃0.03-1％、鉍鋰固溶體0.05-10％，其介電常數為2000-3000，耐電壓為6kV/mm以上，介電常數和耐電壓性仍不夠理想。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供了一種電容器電介質及其制備方法，該種電容器電介質介電常數高，耐電壓高，電容溫度變化率小，符合Y5U特性的要求，對環境無污染。

為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案來實現的：

一種電容器電介質，該直流耐電壓可達25kV/mm以上，交流耐壓可達20kV/mm以上；介電常數為20000以上；介質損耗小于0.2％；電容溫度變化率小，符合Y5U特性的要求，所述電介質包括以下按重量份數計的原料：BaTiO₃45-55份、SrZrO₃20-30份、BaZrO₃15-25份、CaZrO₃15-25份、MgSnO₃5-15份、CeO₂3-7份、MgO 2-4份、Co₂O₃3-5份、BaSiO₃1-5份、Gd₂O₃1-3份和Nb₂O₅1-3份。