[發(fā)明專利]一種鈦酸鉍鈉基無(wú)鉛寬溫區(qū)溫度穩(wěn)定型陶瓷電容器材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710496511.0
• 申請(qǐng)日: 2017-06-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107344851A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蒲永平;崔晨薇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/475
• 分類號(hào): C04B35/475;C04B41/88;C04B35/64;H01G4/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司61200
• 代理人: 陸萬(wàn)壽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陶瓷電容器材料領(lǐng)域，具體涉及一種鈦酸鉍鈉基無(wú)鉛寬溫區(qū)溫度穩(wěn)定型陶瓷電容器材料及其制備方法。

背景技術(shù)

信息功能陶瓷是一個(gè)涉及微電子學(xué)、材料科學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、電子學(xué)和力學(xué)等多學(xué)科交叉的領(lǐng)域，是當(dāng)前發(fā)展最為迅速和活躍的一類新型無(wú)機(jī)非金屬材料，前景十分廣闊。20世紀(jì)固體電子學(xué)領(lǐng)域的一系列重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明，推動(dòng)了信息電子產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，從而使人類社會(huì)開(kāi)始了信息化的進(jìn)程，加速了信息功能陶瓷的發(fā)展。通過(guò)信息材料科學(xué)與現(xiàn)代信息技術(shù)的結(jié)合，將使各類微型化、復(fù)合化、高性能化的新型片式元器件取得更大突破與進(jìn)展。陶瓷電容器則作為電子信息產(chǎn)業(yè)的重要一員。

隨著科學(xué)探索的不斷深入，對(duì)電子產(chǎn)品的使用溫度的要求也越來(lái)越苛刻，在這種條件下，陶瓷電容器材料的性能也被要求達(dá)到更高的穩(wěn)定性。在特殊環(huán)境下更是要求嚴(yán)格，特別要求了電子設(shè)備在大大超過(guò)常溫的高溫下作業(yè)也具有高穩(wěn)定性。因此，從材料本身去尋找拓寬陶瓷電容器材料能正常工作的溫度跨度的任務(wù)已經(jīng)被人們提上了日程。

用于制造陶瓷電容器的介質(zhì)材料體系，主要分為鈣鈦礦體系、鉛基鈣鈦礦體系以及鎢青銅結(jié)構(gòu)體系。其中鈦酸鉍鈉(Bi_0.5Na_0.5TiO₃，BNT)體系作為具有高介電常數(shù)、低廉、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)的體系，應(yīng)用于商業(yè)化的陶瓷電容器生產(chǎn)。但該體系雖然介電常數(shù)極高，但居里溫度較高(～320℃)，介電性能對(duì)溫度的依賴性過(guò)大，尤其在跨過(guò)居里溫度后，下降坡度更加的陡峭，因此，科學(xué)家對(duì)其及復(fù)合材料進(jìn)行了大量研究，希望獲得更加穩(wěn)定的溫度特性。為了進(jìn)一步降低居里溫度，SrTiO₃(ST)是一種典型的低居里溫度(～250℃)介電材料，具有低介電損耗，而且BNT與ST同為ABO₃型的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)摻雜固溶。Chenwei Cui([1]Chenwei Cui,Yongping Pu,Ziyan Gao,Jing Wan,Yisong Guo,Chiyuan Hui,Yaru Wang,Yongfei Cui,Structure,dielectric and relaxor properties in lead-free ST-NBT ceramics for high energy storage applications,Journal of Alloys and Compounds.711(2017)319-326.)等人研究了NBT-ST的性能，發(fā)現(xiàn)在Bi_0.5Na_0.5TiO₃中加入ST確實(shí)可以有效地降低居里溫度，但是其介電性能仍然對(duì)溫度的依賴性較大，不符合溫度穩(wěn)定性的要求。因此，必須進(jìn)一步對(duì)該體系陶瓷進(jìn)行復(fù)合改性，使其符合X8R，甚至X9R的溫度穩(wěn)定型標(biāo)準(zhǔn)，并且保持較高的介電常數(shù)和較低的介電損耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種鈦酸鉍鈉基無(wú)鉛寬溫區(qū)溫度穩(wěn)定型陶瓷電容器材料及其制備方法，利用本發(fā)明的方法得到的陶瓷電容器材料，不但在寬溫區(qū)內(nèi)具有良好的溫度穩(wěn)定性，而且較高的介電常數(shù)和較低的介電損耗，制備工藝簡(jiǎn)單，材料成本低，環(huán)境友好。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明材料的技術(shù)方案是：

所述的鈦酸鉍鈉基無(wú)鉛寬溫區(qū)溫度穩(wěn)定型陶瓷電容器材料的化學(xué)計(jì)量式為(1-x)(Bi_0.5Na_0.5)_0.5Sr_0.5TiO₃-5wt％MgO-xKNbO₃，其中x＝0.03～0.09。

本發(fā)明制備方法采用如下技術(shù)方案：包括以下步驟：

步驟一：按照化學(xué)計(jì)量式(1-x)(Bi_0.5Na_0.5)_0.5Sr_0.5TiO₃-5wt％MgO-xKNbO₃，x＝0.03～0.09，取SrTiO₃粉體、Bi_0.5Na_0.5TiO₃粉體、MgO粉體與KNbO₃粉體混合均勻形成全配料；

步驟二：將步驟一得到的全配料進(jìn)行球磨、烘干、過(guò)篩，得到過(guò)篩料；

步驟三：將步驟二得到的過(guò)篩料壓制成型，然后在1240～1250℃保溫3～4小時(shí)，燒結(jié)得到燒結(jié)試樣；