本發(fā)明屬于高壓陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高壓陶瓷材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前廣泛生產(chǎn)使用的高壓陶瓷電容器材料中往往含有大量的鉛，鉛是一種強(qiáng)污染物范圍的元素，它具有不可降解性，對(duì)人體和環(huán)境都會(huì)造成長(zhǎng)期持久的傷害。且同時(shí)一般配方的無(wú)鉛陶瓷電容器材料的介電常數(shù)較小，不能滿足電子線路小型化的需求，且耐壓值不夠高；現(xiàn)有的鈦酸鋇基陶瓷材料雖然擁有一定的高介電常數(shù)和低介質(zhì)損耗，但是其陶瓷材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明提供了一種高壓陶瓷材料及其制備方法，解決了上述背景技術(shù)中的問(wèn)題，所述高壓陶瓷有具有高介電常數(shù)、低介質(zhì)損耗的優(yōu)點(diǎn)，并且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好。
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，采用如下技術(shù)方案：
一種高壓陶瓷材料，包括以下重量份的原料：鈦酸鋇35～55份、氧化鋁20～25份、二氧化鈦5～7份、鋯酸鍶15～23份、鈦酸鍶3～8份、氧化釔2～6份、氧化鋅1～3份、二氧化鈰0.1～0.5份、膨潤(rùn)土1～2份。
優(yōu)選的，所述高壓陶瓷材料，包括以下重量份的原料：鈦酸鋇45～49份、氧化鋁22～24份、二氧化鈦5.2～6.3份、鋯酸鍶18～21份、鈦酸鍶4～7份、氧化釔3～5份、氧化鋅2～3份、二氧化鈰0.3～0.4份、膨潤(rùn)土1.1～1.7份。
優(yōu)選的，所述高壓陶瓷材料，包括以下重量份的原料：鈦酸鋇46份、氧化鋁23份、二氧化鈦5.9份、鋯酸鍶20份、鈦酸鍶6份、氧化釔4份、氧化鋅2.3份、二氧化鈰0.3份、膨潤(rùn)土1.5份。
優(yōu)選的，所述鈦酸鋇的制備方法包括以下步驟：
（1）按1∶1的摩爾比配備碳酸鋇和二氧化鈦；
（2）對(duì)碳酸鋇和二氧化鈦進(jìn)行研磨并混合均勻，再將碳酸鋇和二氧化鈦的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1260℃下保溫120分鐘，得到鈦酸鋇；
（3）將步驟（2）得到的鈦酸鋇放入研磨機(jī)研磨并過(guò)200目篩，即可得到所述鈦酸鋇。
優(yōu)選的，所述膨潤(rùn)土為納基膨潤(rùn)土。
一種制備所述高壓陶瓷材料的方法，包括以下步驟：
（1）按上述配方稱取鈦酸鋇、氧化鋁、二氧化鈦、鋯酸鍶、鈦酸鍶、氧化釔、氧化鋅、二氧化鈰、膨潤(rùn)土，備用；
（2）將鈦酸鋇、氧化鋁、鋯酸鍶、鈦酸鍶用蒸餾水或者去離子水采用行星球磨機(jī)球磨混合，球磨3～8小時(shí)后，置于烘干機(jī)中烘干，制得干粉料；
（3）將步驟（2）制得的干粉料放入反應(yīng)釜中，升溫至500～600℃，保溫1～2小時(shí)，在惰性氣氛中加入二氧化鈦、氧化釔、氧化鋅、二氧化鈰、膨潤(rùn)土，攪拌混合均勻，繼續(xù)升溫至700～800℃，得混合物料；
（4）將步驟（3）得到的混合物料中加入聚乙烯醇溶液，放入超聲分散儀中分散30～50分鐘，置于20～30mpa下擠壓成型，然后置于1235～1245℃中燒結(jié)1～2小時(shí)；
（5）將步驟（4）得到的產(chǎn)物，以15℃/min的速度降溫至800～850℃，保溫1～2小時(shí)，然后自然冷卻，得到所述高壓陶瓷材料。
優(yōu)選的，所述步驟（4）中聚乙烯醇溶液的濃度為10%。
優(yōu)選的，所述步驟（4）中聚乙烯醇溶液的重量為混合物料重量的10%。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其具有以下有益效果：
本發(fā)明所述的高壓陶瓷材料對(duì)組分配方和制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，配方不含鉛元素，綠色環(huán)保，成本低；通過(guò)對(duì)鈦酸鋇進(jìn)行改性，極大的改善陶瓷材料的介電性能，大大提高陶瓷材料的介電常數(shù)與耐壓值，還極大的降低了介質(zhì)損耗，并且還極大的提高了陶瓷材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，高溫下穩(wěn)定性得到極大的提高，改善了現(xiàn)有鈦酸鋇基陶瓷材料的穩(wěn)定性差的問(wèn)題；通過(guò)本發(fā)明配制的添加料與經(jīng)過(guò)煅燒后的膨潤(rùn)土的協(xié)同作用，能夠改善陶瓷材料的溫度特性。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1
本實(shí)施例涉及一種高壓陶瓷材料，包括以下重量份的原料：鈦酸鋇35份、氧化鋁20份、二氧化鈦5份、鋯酸鍶15份、鈦酸鍶3份、氧化釔2份、氧化鋅1份、二氧化鈰0.1份、膨潤(rùn)土1份。
其中，所述鈦酸鋇的制備方法包括以下步驟：
（1）按1∶1的摩爾比配備碳酸鋇和二氧化鈦；
（2）對(duì)碳酸鋇和二氧化鈦進(jìn)行研磨并混合均勻，再將碳酸鋇和二氧化鈦的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1260℃下保溫120分鐘，得到鈦酸鋇；
（3）將步驟（2）得到的鈦酸鋇放入研磨機(jī)研磨并過(guò)200目篩，即可得到所述鈦酸鋇。
其中，所述膨潤(rùn)土為納基膨潤(rùn)土。
一種制備所述高壓陶瓷材料的方法，包括以下步驟：
（1）按上述配方稱取鈦酸鋇、氧化鋁、二氧化鈦、鋯酸鍶、鈦酸鍶、氧化釔、氧化鋅、二氧化鈰、膨潤(rùn)土，備用；
（2）將鈦酸鋇、氧化鋁、鋯酸鍶、鈦酸鍶用蒸餾水或者去離子水采用行星球磨機(jī)球磨混合，球磨3小時(shí)后，置于烘干機(jī)中烘干，制得干粉料；
（3）將步驟（2）制得的干粉料放入反應(yīng)釜中，升溫至500℃，保溫1小時(shí)，在惰性氣氛中加入二氧化鈦、氧化釔、氧化鋅、二氧化鈰、膨潤(rùn)土，攪拌混合均勻，繼續(xù)升溫至700℃，得混合物料；
（4）將步驟（3）得到的混合物料中加入濃度為10%的聚乙烯醇溶液，聚乙烯醇溶液的重量為混合物料重量的10%，放入超聲分散儀中分散30分鐘，置于20mpa下擠壓成型，然后置于1235℃中燒結(jié)1小時(shí)；
（5）將步驟（4）得到的產(chǎn)物，以15℃/min的速度降溫至800℃，保溫1小時(shí)，然后自然冷卻，得到所述高壓陶瓷材料。
實(shí)施例2
本實(shí)施例涉及一種高壓陶瓷材料，包括以下重量份的原料：鈦酸鋇55份、氧化鋁25份、二氧化鈦7份、鋯酸鍶23份、鈦酸鍶8份、氧化釔6份、氧化鋅3份、二氧化鈰0.5份、膨潤(rùn)土2份。
其中，所述鈦酸鋇的制備方法包括以下步驟：
（1）按1∶1的摩爾比配備碳酸鋇和二氧化鈦；
（2）對(duì)碳酸鋇和二氧化鈦進(jìn)行研磨并混合均勻，再將碳酸鋇和二氧化鈦的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1260℃下保溫120分鐘，得到鈦酸鋇；
（3）將步驟（2）得到的鈦酸鋇放入研磨機(jī)研磨并過(guò)200目篩，即可得到所述鈦酸鋇。
其中，所述膨潤(rùn)土為納基膨潤(rùn)土。
一種制備所述高壓陶瓷材料的方法，包括以下步驟：
（1）按上述配方稱取鈦酸鋇、氧化鋁、二氧化鈦、鋯酸鍶、鈦酸鍶、氧化釔、氧化鋅、二氧化鈰、膨潤(rùn)土，備用；
（2）將鈦酸鋇、氧化鋁、鋯酸鍶、鈦酸鍶用蒸餾水或者去離子水采用行星球磨機(jī)球磨混合，球磨8小時(shí)后，置于烘干機(jī)中烘干，制得干粉料；
（3）將步驟（2）制得的干粉料放入反應(yīng)釜中，升溫至600℃，保溫2小時(shí)，在惰性氣氛中加入二氧化鈦、氧化釔、氧化鋅、二氧化鈰、膨潤(rùn)土，攪拌混合均勻，繼續(xù)升溫至800℃，得混合物料；
（4）將步驟（3）得到的混合物料中加入濃度為10%的聚乙烯醇溶液，聚乙烯醇溶液的重量為混合物料重量的10%，放入超聲分散儀中分散50分鐘，置于30mpa下擠壓成型，然后置于1245℃中燒結(jié)2小時(shí)；
（5）將步驟（4）得到的產(chǎn)物，以15℃/min的速度降溫至850℃，保溫2小時(shí)，然后自然冷卻，得到所述高壓陶瓷材料。
實(shí)施例3
本實(shí)施例涉及一種高壓陶瓷材料，包括以下重量份的原料：鈦酸鋇45份、氧化鋁22份、二氧化鈦5.2份、鋯酸鍶18份、鈦酸鍶4份、氧化釔3份、氧化鋅2份、二氧化鈰0.3份、膨潤(rùn)土1.1份。
其中，所述鈦酸鋇的制備方法包括以下步驟：
（1）按1∶1的摩爾比配備碳酸鋇和二氧化鈦；
（2）對(duì)碳酸鋇和二氧化鈦進(jìn)行研磨并混合均勻，再將碳酸鋇和二氧化鈦的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1260℃下保溫120分鐘，得到鈦酸鋇；
（3）將步驟（2）得到的鈦酸鋇放入研磨機(jī)研磨并過(guò)200目篩，即可得到所述鈦酸鋇。
其中，所述膨潤(rùn)土為納基膨潤(rùn)土。
一種制備所述高壓陶瓷材料的方法，包括以下步驟：
（1）按上述配方稱取鈦酸鋇、氧化鋁、二氧化鈦、鋯酸鍶、鈦酸鍶、氧化釔、氧化鋅、二氧化鈰、膨潤(rùn)土，備用；
（2）將鈦酸鋇、氧化鋁、鋯酸鍶、鈦酸鍶用蒸餾水或者去離子水采用行星球磨機(jī)球磨混合，球磨5小時(shí)后，置于烘干機(jī)中烘干，制得干粉料；
（3）將步驟（2）制得的干粉料放入反應(yīng)釜中，升溫至550℃，保溫1.5小時(shí)，在惰性氣氛中加入二氧化鈦、氧化釔、氧化鋅、二氧化鈰、膨潤(rùn)土，攪拌混合均勻，繼續(xù)升溫至750℃，得混合物料；
（4）將步驟（3）得到的混合物料中加入濃度為10%的聚乙烯醇溶液，聚乙烯醇溶液的重量為混合物料重量的10%，放入超聲分散儀中分散40分鐘，置于25mpa下擠壓成型，然后置于1240℃中燒結(jié)1小時(shí)；
（5）將步驟（4）得到的產(chǎn)物，以15℃/min的速度降溫至825℃，保溫1.5小時(shí)，然后自然冷卻，得到所述高壓陶瓷材料。
實(shí)施例4
本實(shí)施例涉及一種高壓陶瓷材料，包括以下重量份的原料：鈦酸鋇49份、氧化鋁24份、二氧化鈦6.3份、鋯酸鍶21份、鈦酸鍶7份、氧化釔5份、氧化鋅3份、二氧化鈰0.4份、膨潤(rùn)土1.7份。
其中，所述鈦酸鋇的制備方法包括以下步驟：
（1）按1∶1的摩爾比配備碳酸鋇和二氧化鈦；
（2）對(duì)碳酸鋇和二氧化鈦進(jìn)行研磨并混合均勻，再將碳酸鋇和二氧化鈦的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1260℃下保溫120分鐘，得到鈦酸鋇；
（3）將步驟（2）得到的鈦酸鋇放入研磨機(jī)研磨并過(guò)200目篩，即可得到所述鈦酸鋇。
其中，所述膨潤(rùn)土為納基膨潤(rùn)土。
一種制備所述高壓陶瓷材料的方法，包括以下步驟：
（1）按上述配方稱取鈦酸鋇、氧化鋁、二氧化鈦、鋯酸鍶、鈦酸鍶、氧化釔、氧化鋅、二氧化鈰、膨潤(rùn)土，備用；
（2）將鈦酸鋇、氧化鋁、鋯酸鍶、鈦酸鍶用蒸餾水或者去離子水采用行星球磨機(jī)球磨混合，球磨6小時(shí)后，置于烘干機(jī)中烘干，制得干粉料；
（3）將步驟（2）制得的干粉料放入反應(yīng)釜中，升溫至580℃，保溫1.3小時(shí)，在惰性氣氛中加入二氧化鈦、氧化釔、氧化鋅、二氧化鈰、膨潤(rùn)土，攪拌混合均勻，繼續(xù)升溫至780℃，得混合物料；
（4）將步驟（3）得到的混合物料中加入濃度為10%的聚乙烯醇溶液，聚乙烯醇溶液的重量為混合物料重量的10%，放入超聲分散儀中分散35分鐘，置于28mpa下擠壓成型，然后置于1235℃中燒結(jié)1.5小時(shí)；
（5）將步驟（4）得到的產(chǎn)物，以15℃/min的速度降溫至810℃，保溫1.5小時(shí)，然后自然冷卻，得到所述高壓陶瓷材料。
實(shí)施例5
本實(shí)施例涉及一種高壓陶瓷材料，包括以下重量份的原料：鈦酸鋇46份、氧化鋁23份、二氧化鈦5.9份、鋯酸鍶20份、鈦酸鍶6份、氧化釔4份、氧化鋅2.3份、二氧化鈰0.3份、膨潤(rùn)土1.5份。
其中，所述鈦酸鋇的制備方法包括以下步驟：
（1）按1∶1的摩爾比配備碳酸鋇和二氧化鈦；
（2）對(duì)碳酸鋇和二氧化鈦進(jìn)行研磨并混合均勻，再將碳酸鋇和二氧化鈦的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1260℃下保溫120分鐘，得到鈦酸鋇；
（3）將步驟（2）得到的鈦酸鋇放入研磨機(jī)研磨并過(guò)200目篩，即可得到所述鈦酸鋇。
其中，所述膨潤(rùn)土為納基膨潤(rùn)土。
一種制備所述高壓陶瓷材料的方法，包括以下步驟：
（1）按上述配方稱取鈦酸鋇、氧化鋁、二氧化鈦、鋯酸鍶、鈦酸鍶、氧化釔、氧化鋅、二氧化鈰、膨潤(rùn)土，備用；
（2）將鈦酸鋇、氧化鋁、鋯酸鍶、鈦酸鍶用蒸餾水或者去離子水采用行星球磨機(jī)球磨混合，球磨3～8小時(shí)后，置于烘干機(jī)中烘干，制得干粉料；
（3）將步驟（2）制得的干粉料放入反應(yīng)釜中，升溫至560℃，保溫1.6小時(shí)，在惰性氣氛中加入二氧化鈦、氧化釔、氧化鋅、二氧化鈰、膨潤(rùn)土，攪拌混合均勻，繼續(xù)升溫至720℃，得混合物料；
（4）將步驟（3）得到的混合物料中加入聚乙烯醇溶液，聚乙烯醇溶液的重量為混合物料重量的10%，放入超聲分散儀中分散45分鐘，置于22mpa下擠壓成型，然后置于1240℃中燒結(jié)1.6小時(shí)；
（5）將步驟（4）得到的產(chǎn)物，以15℃/min的速度降溫至820℃，保溫1.5小時(shí)，然后自然冷卻，得到所述高壓陶瓷材料。
以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。