本發(fā)明涉及無機非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，特指一種高壓陶瓷電容器介質(zhì)。它采用常規(guī)的陶瓷電容器介質(zhì)制備方法，利用電容器陶瓷普通化學(xué)原料，制備得到無鉛、無鎘的超高壓陶瓷電容器介質(zhì)，還能降低電容器陶瓷的燒結(jié)溫度，該介質(zhì)適合于制備單片陶瓷電容器和多層片式陶瓷電容器，能大大降低陶瓷電容器的成本，同時能提高耐電壓以擴大陶瓷電容器的應(yīng)用范圍,并且在制備和使用過程中不污染環(huán)境。
背景技術(shù)：
彩電、電腦、通迅、航空航天、導(dǎo)彈、航海等領(lǐng)域迫切需要擊穿電壓高、溫度穩(wěn)定性好、可靠性高、小型化、大容量的陶瓷電容器。一般單片高壓陶瓷電容器介質(zhì)的燒結(jié)溫度為1300～1430℃，而本發(fā)明的陶瓷電容器介質(zhì)燒結(jié)溫度為1250～1270℃，這樣能大大降低高壓陶瓷電容器的成本，同時本專利電容器陶瓷介質(zhì)不含鉛和鎘，電容器陶瓷在制備和使用過程中不污染環(huán)境。另外，本發(fā)明的電容器陶瓷的介電常數(shù)高，這樣會提高陶瓷電容器的容量并且小型化，符合陶瓷電容器的發(fā)展趨勢,同樣也會降低陶瓷電容器的成本。耐電壓的提高有利于擴大陶瓷電容器的使用范圍和安全性。
通常用于生產(chǎn)高壓陶瓷電容器的介質(zhì)中含有一定量的鉛，這不僅在生產(chǎn)、使用和廢棄過程中對人體和環(huán)境造成危害，而且對性能穩(wěn)定性也有不良影響。
中國期刊《電子元件與材料》1989年第5期在“高介高壓2B4介質(zhì)陶瓷”一文中公開了一種高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料，該介質(zhì)材料采用97.8wt.％BaTiO3+0.8wt.％Bi2O3+0.7wt.％Nb2O5+0.5wt.％CeO2+0.2wt.％MnO2的配方，以常規(guī)的工藝制備試樣，其介電常數(shù)ε＝2500～2600，tgδ＝0.5-1.4％,直流耐壓強度為7KV/mm。該介質(zhì)雖屬無鉛介質(zhì)材料，但它存在耐壓性較差，介電常數(shù)太小。配方組成不同于本專利。
中國專利“一種高壓陶瓷電容器介質(zhì)”(專利號ZL00112050.6)公開的電容器陶瓷介質(zhì)雖屬無鉛介質(zhì)材料，但介電常數(shù)為1860-3300，耐電壓可以達到10kV/mm以上(直流)，燒結(jié)溫度為1260-1400℃，比本專利高。介電常數(shù)太小，遠低于本專利，而且配方組成不同于本專利。
中國期刊《江蘇陶瓷》1999年第2期在“BaTiO3系低溫?zé)筛呓閄7R電容器瓷料”一文中公開了一種BaTiO3中低溫?zé)筛呓闈M足X7R特性的電容器瓷料，該介質(zhì)材料的配方組成為(質(zhì)量百分數(shù))：(BaTiO3+Nd2O3)89％～92％+Bi2O3·2TiO27.5～10％+低熔點玻璃料0.8％+50％Mn(NO3)2(水溶液)0.205％。其中，所用的低熔點玻璃料是硼硅酸鉛低熔點玻璃，介質(zhì)是含鉛的，并且未涉及耐電壓,介電常數(shù)小于3500，遠小于本專利的介電常數(shù),介質(zhì)的配方組成也不同于本發(fā)明專利。
中國期刊《華南理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)》1996年第3期在“中溫?zé)Y(jié)BaTiO3基多相鐵電瓷料X7R特性”一文中探討了BaTiO3基瓷料中溫?zé)Y(jié)機制，分析了中溫?zé)Y(jié)BaTiO3基瓷料的組成及不均勻結(jié)構(gòu)分布對介電常數(shù)與溫度特性的影響。所用的BaTiO3原料是采用化學(xué)共沉淀的方法來制備的，這樣會增加陶瓷電容器的成本，而本專利所用的BaTiO3、SrTiO3、CaZrO3分別是采用常規(guī)的化學(xué)原料以固相法合成，組成不同于本專利，組分中含有一定量的鉛，并且未涉及耐電壓。
另有專利“高介高性能中溫?zé)Y(jié)片式多層瓷介電容器瓷料”(專利申請?zhí)枺?7117286.2)，它是采用固相法合成等價和異價離子同時取代(Sr2+,Zr4+,Sn4+,Nb5+)BaTiO3固溶體，加入適量的硼鉛鋅銅玻璃燒結(jié)劑，使瓷料在中溫?zé)Y(jié)，其性能為：介電常數(shù)大于等于16000，耐壓為700V/mm。該專利雖然介電常數(shù)高，但是所報道的材料的耐壓太差，僅為700V/mm，另外其組分含有一定量的鉛。
另有專利“高壓陶瓷電容器介質(zhì)的制造方法”(專利號91101958.8),其采用非常規(guī)工藝制備介質(zhì)，即流延成型膜，然后疊層介質(zhì)體，將多層介質(zhì)體進行真空加熱勻壓、沖片、然后進行排膠、燒成而得。該專利的缺點是制備工藝方法復(fù)雜、導(dǎo)致產(chǎn)品制造成本增加，按其介質(zhì)配方制造所得的高壓電容器陶瓷的介電常數(shù)為1800-7200，介電常數(shù)高，介質(zhì)損耗較大，耐壓沒有本專利的高。
還有中國專利“高性能中溫?zé)Y(jié)片式多層瓷介電容器瓷料”(專利申請?zhí)枺?7117287.0)，它采用獨特的配方(重量百分比)(BaTiO393～96％+Nb2O50.8～1.5％+Bi2O31.0～2.2％+助熔劑1.8～3.5％+改性劑0.25～1.0％)得到中溫?zé)Y(jié)的滿足如下性能的電容器陶瓷：介電常數(shù)為3000，介質(zhì)損耗小于1.5％，耐壓為860V/mm。該專利的助熔劑含有一定量的鉛，該專利的耐電壓太差，同時介電常數(shù)太低，遠小于本專利。
還有中國專利“一種中低溫?zé)Y(jié)高壓陶瓷電容器介質(zhì)”(專利申請?zhí)枺?00410041863.x),它采用獨特的配方(重量百分比)(BaTiO3 60-90％，SrTiO3 1-20％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％)得到中溫?zé)Y(jié)的滿足如下性能的電容器陶瓷：介電常數(shù)為2000～3000，耐電壓為6kV/mm以上，降低燒結(jié)溫度的添加物是鉍鋰固溶體，該專利的介電常數(shù)和耐電壓沒有本專利高。該專利的配方組成不同于本專利。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種高壓陶瓷電容器介質(zhì)。
本發(fā)明的目的是這樣來實現(xiàn)的：
高壓陶瓷電容器介質(zhì)配方組成，按照重量百分比計算為：BaTiO3 55-90％,SrTiO32-25％,Ba(Co1/2W1/2)O3 2-15％,BaSnO3 0.05-10％,Sc2O3 0.03-1.0％,ZnO0.1-1.5％，MnO20.03-1.0％；其中BaTiO3、SrTiO3、Ba(Co1/2W1/2)O3、BaSnO3分別是采用常規(guī)的化學(xué)原料以固相法合成。
本發(fā)明的介質(zhì)中所用的Ba(Co1/2W1/2)O3是采用如下工藝制備的：將常規(guī)的化學(xué)原料BaCO3、CoCO3和WO3按1：0.5：0.5摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1250℃-1280℃保溫120分鐘，固相反應(yīng)合成Ba(Co1/2W1/2)O3，冷卻后研磨過200目篩，備用。
本發(fā)明的介質(zhì)中所用的BaSnO3是采用如下工藝制備的：將常規(guī)的化學(xué)原料BaCO3和SnO2按1：1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1260℃-1280℃保溫120分鐘，固相反應(yīng)合成BaSnO3，冷卻后研磨過200目篩，備用。
本發(fā)明采用常規(guī)的高壓陶瓷電容器介質(zhì)制備工藝，即首先采用常規(guī)的化學(xué)原料用固相法分別合成BaTiO3、SrTiO3、Ba(Co1/2W1/2)O3、BaSnO3，然后按配方配料將配合料球磨粉碎混合，進行烘干后，加入粘合劑造粒，再壓制成生坯片，然后在空氣中進行排膠和燒結(jié)，經(jīng)保溫并自然冷卻后，獲得陶瓷電容器介質(zhì)，在介質(zhì)上被電極即成。
上述陶瓷介質(zhì)的配方最好采用下列三種方案(重量百分比)：
BaTiO360-86％,SrTiO33-22％,Ba(Co1/2W1/2)O33-12％,BaSnO30.5-8％,Sc2O30.2-0.6％，ZnO0.2-0.7％,MnO2 0.03-1.0％。
BaTiO365-83％,SrTiO33-19％,Ba(Co1/2W1/2)O34-10％,BaSnO31-6％,Sc2O30.2-0.6％，ZnO0.2-0.7％,MnO20.03-1.0％。
BaTiO370-81％,SrTiO34-17％,Ba(Co1/2W1/2)O33-8％,BaSnO31-5％,Sc2O30.2-0.6％,ZnO0.2-0.7％,MnO20.03-1.0％。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：
1、本專利的介質(zhì)是中溫?zé)Y(jié)(1250～1270℃)鈦酸鋇鍶基電容器陶瓷，這樣能大大降低高壓陶瓷電容器的成本，本專利的介質(zhì)組分中不含鉛和鎘，對環(huán)境無污染。
2、本介質(zhì)的介電常數(shù)高，為5600以上；耐電壓高，直流耐電壓可達19kV/mm以上，交流耐壓可達12kV/mm以上；介質(zhì)損耗小，小于0.4％；本介質(zhì)的介電常數(shù)高，能實現(xiàn)陶瓷電容器的小型化和大容量，同樣能降低成本。
3、本介質(zhì)的電容溫度變化率小，符合Y5U特性的要求。介質(zhì)損耗小于0.4％，使用過程中性能穩(wěn)定性好，安全性高。
4、主要原料采用陶瓷電容器級純即可制造出本發(fā)明的陶瓷介質(zhì)。
5、本介質(zhì)采用常規(guī)的固相法陶瓷電容器介質(zhì)制備工藝即可進行制備。
具體實施方式
現(xiàn)在結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的描述。表1給出本發(fā)明的實施例共9個試樣的配方。
本發(fā)明的實施例共9個試樣的配方的主要原料采用陶瓷電容器級純，在制備時首先采用常規(guī)的化學(xué)原料用固相法分別合成BaTiO3、SrTiO3、Ba(Co1/2W1/2)O3、BaSnO3,然后按上述配方配料,將配好的料用蒸餾水或去離子水采用行星球磨機球磨混合，料:球:水＝1:3:(0.6～1.0)(質(zhì)量比)，球磨4～8小時后，烘干得干粉料，在干粉料中加入占其重量8～10％的濃度為10wt.％的聚乙烯醇溶液，進行造粒，混研后過40目篩，再在20～30Mpa壓力下進行干壓成生坯片，然后在溫度為1250～1270℃下保溫1～4小時進行排膠和燒結(jié)，再在780～870℃下保溫15分鐘進行燒銀，形成銀電極，再焊引線，進行包封，即得陶瓷電容器，測試其介電性能。上述各配方試樣的介電性能列于表2。從表2可以看出所制備的電容器陶瓷耐電壓高，直流耐電壓可達19kV/mm以上，交流耐壓可達12kV/mm以上；介電常數(shù)為5600以上；介質(zhì)損耗小于0.4％；電容溫度變化率小，符合Y5U特性的要求。
表1本發(fā)明的實施例共9個試樣的配方(重量百分比)
表2各配方試樣的介電性能
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。