本發(fā)明屬于電容器制造領(lǐng)域，具體涉及一種陶瓷電容器的電介質(zhì)及其制備工藝。

背景技術(shù)：

彩電、計(jì)算機(jī)、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。為了實(shí)現(xiàn)陶瓷電容器的小型化和大容量，要求陶瓷電容器的電介質(zhì)具有高介電常數(shù)；為了實(shí)現(xiàn)陶瓷電容器的擊穿電壓高，要求陶瓷電容器的電介質(zhì)耐電壓高；同時(shí)，隨著人們對(duì)身體健康及環(huán)境保護(hù)的日益重視，要求陶瓷電容器的電介質(zhì)在制備、使用及廢棄的過程中不會(huì)對(duì)人體和環(huán)境造成危害，因而要求陶瓷電容器的電介質(zhì)不含鉛、鎘等金屬元素。

目前，通常用于生產(chǎn)高壓陶瓷電容器的電介質(zhì)中含有一定量的鉛，這不僅在陶瓷電容器的生產(chǎn)、使用和廢棄過程中對(duì)人體和環(huán)境造成危害，而且對(duì)陶瓷電容器的性能穩(wěn)定性也有不良影響。例如，中國(guó)期刊《江蘇陶瓷》1999年第2期在“batio3系低溫?zé)筛呓閤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特性的電容器瓷料介質(zhì)，該介質(zhì)所含的低熔點(diǎn)玻璃料是硼硅酸鉛低熔點(diǎn)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。又如，中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開說明書cn1212443a(發(fā)明名稱為“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(qǐng)?zhí)枮?7117286.2)，所公開的陶瓷電容器瓷料雖然介電常數(shù)高(介電常數(shù)≥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(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開說明書cn1212444a(發(fā)明名稱為“高性能中溫?zé)Y(jié)片式多層瓷介電容器瓷料”，專利申請(qǐng)?zhí)枮?7117287.0)，所公開的電容器瓷料介電常數(shù)太小(介電常數(shù)為3000)，介質(zhì)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(zhì)雖然不含鉛，在陶瓷電容器的生產(chǎn)、使用和廢棄過程中對(duì)人體和環(huán)境的危害較小，但是其介電常數(shù)太小，且/或耐電壓較低。例如，中國(guó)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，這種介質(zhì)材料的介電常數(shù)太小(介電常數(shù)ε＝2500-2600)，tgδ＝0.5-1.4％，耐壓性較差(直流耐壓強(qiáng)度為7kv/mm)。又如，中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開說明書cn1306288a(發(fā)明名稱為“一種高壓陶瓷電容器介質(zhì)”，專利申請(qǐng)?zhí)枮?0112050.6)公開的電容器陶瓷介質(zhì)雖屬無鉛介質(zhì)材料，其直流耐電壓可以達(dá)到10kv/mm以上，但介電常數(shù)太小(介電常數(shù)為1860-3300)，燒結(jié)溫度較高(燒結(jié)溫度為1260-1400℃)。還有，中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開說明書cn1619726a(發(fā)明名稱為“一種中低溫?zé)Y(jié)高壓陶瓷電容器介質(zhì)”，專利申請(qǐng)?zhí)枮?00410041863.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(shù)為2000-3000，耐電壓為6kv/mm以上，介電常數(shù)和耐電壓性仍不夠理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種陶瓷電容器的電介質(zhì)及其制備工藝，該種陶瓷電容器電介質(zhì)電常數(shù)高，耐電壓高，并且在使用過程中對(duì)環(huán)境無污染，本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是提供上述陶瓷電容器的電介質(zhì)的一種制備方法，這種制備方法成本較低，并且在制備過程中對(duì)環(huán)境無污染。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種陶瓷電容器的電介質(zhì)，該陶瓷電容器的電介質(zhì)耐高壓高溫，直流耐電壓可達(dá)20kv/mm以上，交流耐壓可達(dá)15kv/mm以上；介電常數(shù)為20000以上；介質(zhì)損耗小于0.3％；電容溫度變化率小，符合y5u特性的要求，所述電介質(zhì)包括以下按重量百分比計(jì)的原料：batio340-60份、srtio310-20份、bazro310-20份、catio38-12份、mgnb2o58-12份、ceo22-4份、zno2-4份、co2o32-4份、basio31-3份、gd2o31-3份。

進(jìn)一步地，所述電介質(zhì)包括以下按重量份計(jì)的原料：batio350份、srtio315份、bazro315份、catio310份、mgnb2o510份、ceo23份、zno3份、co2o33份、basio32份、gd2o32份。

進(jìn)一步地，所述batio3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料baco3和tio2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1100-1220℃保溫100-130分鐘，固相反應(yīng)合成batio3，冷卻后研磨過150-250目篩，備用。

進(jìn)一步地，所述srtio3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料srco3和tio2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1120-1200℃保溫100-140分鐘，固相反應(yīng)合成srtio3，冷卻后研磨過150-250目篩，備用。

進(jìn)一步地，所述bazro3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料bao和zro2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1140-1260℃保溫80-120分鐘，固相反應(yīng)合成bazro3，冷卻后研磨過150-250目篩，備用。

進(jìn)一步地，所述catio3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料cao和tio2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1160-1260℃保溫100-120分鐘，固相反應(yīng)合成catio3，冷卻后研磨過150-250目篩，備用。

所述的一種陶瓷電容器的電介質(zhì)制備工藝，按照以下步驟進(jìn)行：

步驟1：按所述重量份稱取原料；

步驟2：將上述全部原料粉碎過80-120目篩，并混合均勻，得到混合料；

步驟3：對(duì)上述混合料進(jìn)行烘干，之后加入粘合劑并進(jìn)行造粒，得到顆粒狀物料；

步驟4：將得到顆粒狀物料壓制成生坯片，置于溫度為1220-1280℃的環(huán)境下，保溫2-3小時(shí)，使生坯片排出粘合劑并燒結(jié)，得到陶瓷電容器的電介質(zhì)。

優(yōu)選地，所述粘合劑采用重量百分比濃度為10％的聚乙烯醇水溶液,該聚乙烯醇水溶液的重量為經(jīng)上述步驟2烘干的混合料的重量的8-10％。

本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)不含鉛和鎘，在使用過程中對(duì)環(huán)境無污染；

(2)介電常數(shù)高(介電常數(shù)達(dá)20000以上)，由于介電常數(shù)高，因而能實(shí)現(xiàn)陶瓷電容器的大容量和小型化，符合陶瓷電容器的發(fā)展趨勢(shì)，能降低陶瓷電容器的成本；

(3)耐電壓高，直流耐電壓可達(dá)20kv/mm以上，交流耐電壓可達(dá)15kv/mm以上，能擴(kuò)大陶瓷電容器的應(yīng)用范圍；電容溫度變化率小，符合y5v特性的要求，而且介質(zhì)損耗小(介質(zhì)損耗小于1％)，因而陶瓷電容器在使用過程中性能穩(wěn)定性好，安全性高。

(4)本發(fā)明的陶瓷電容器的電介質(zhì)的制備方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：燒結(jié)溫度較低(采用中溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度為1220-1280℃)，大大降低高壓陶瓷電容器的成本；并且利用不含鉛和鎘的電容器陶瓷普通化學(xué)原料制備陶瓷電容器的電介質(zhì)，在制備過程中對(duì)環(huán)境無污染?？偠灾景l(fā)明的陶瓷電容器的電介質(zhì)介電常數(shù)高，耐電壓高，在制備和使用過程中對(duì)環(huán)境無污染，并且能降低陶瓷電容器的成本，適合于制備單片陶瓷電容器和多層片式陶瓷電容器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步描述，以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

一種陶瓷電容器的電介質(zhì)，該電介質(zhì)包括以下原料：batio340kg、srtio310kg、bazro310kg、catio38kg、mgnb2o58kg、ceo22kg、zno2kg、co2o32kg、basio31kg、gd2o31kg。

其中，所述batio3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料baco3和tio2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1100℃保溫100分鐘，固相反應(yīng)合成batio3，冷卻后研磨過150目篩，備用。

所述srtio3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料srco3和tio2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1120℃保溫100分鐘，固相反應(yīng)合成srtio3，冷卻后研磨過150目篩，備用。

所述bazro3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料bao和zro2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1140℃保溫80分鐘，固相反應(yīng)合成bazro3，冷卻后研磨過150目篩，備用。

所述catio3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料cao和tio2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1160℃保溫100分鐘，固相反應(yīng)合成catio3，冷卻后研磨過150目篩，備用。

上述的一種陶瓷電容器的電介質(zhì)制備工藝，按照以下步驟進(jìn)行：

步驟1：按所述重量份稱取原料；

步驟2：將上述全部原料粉碎過80目篩，并混合均勻，得到混合料；

步驟3：對(duì)上述混合料進(jìn)行烘干，之后加入粘合劑并進(jìn)行造粒，得到顆粒狀物料；

步驟4：將得到顆粒狀物料壓制成生坯片，置于溫度為1220℃的環(huán)境下，保溫2小時(shí)，使生坯片排出粘合劑并燒結(jié)，得到陶瓷電容器的電介質(zhì)。

上述粘合劑采用重量百分比濃度為10％的聚乙烯醇水溶液,該聚乙烯醇水溶液的重量為經(jīng)上述步驟2烘干的混合料的重量的8％。

實(shí)施例2

一種陶瓷電容器的電介質(zhì)，該陶瓷電容器的電介質(zhì)包括以下原料：batio350kg、srtio315kg、bazro315kg、catio310kg、mgnb2o510kg、ceo23kg、zno3kg、co2o33kg、basio32kg、gd2o32kg。

其中，所述batio3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料baco3和tio2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1160℃保溫125分鐘，固相反應(yīng)合成batio3，冷卻后研磨過200目篩，備用。

所述srtio3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料srco3和tio2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1160℃保溫120分鐘，固相反應(yīng)合成srtio3，冷卻后研磨過200目篩，備用。

所述bazro3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料bao和zro2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1200℃保溫100分鐘，固相反應(yīng)合成bazro3，冷卻后研磨過200目篩，備用。

所述catio3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料cao和tio2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1210℃保溫110分鐘，固相反應(yīng)合成catio3，冷卻后研磨過200目篩，備用。

所述的一種陶瓷電容器的電介質(zhì)制備工藝，按照以下步驟進(jìn)行：

步驟1：按所述重量份稱取原料；

步驟2：將上述全部原料粉碎過100目篩，并混合均勻，得到混合料；

步驟3：對(duì)上述混合料進(jìn)行烘干，之后加入粘合劑并進(jìn)行造粒，得到顆粒狀物料；

步驟4：將得到顆粒狀物料壓制成生坯片，置于溫度為1250℃的環(huán)境下，保溫2.5小時(shí)，使生坯片排出粘合劑并燒結(jié)，得到陶瓷電容器的電介質(zhì)。

上述粘合劑采用重量百分比濃度為10％的聚乙烯醇水溶液,該聚乙烯醇水溶液的重量為經(jīng)上述步驟2烘干的混合料的重量的9％。

實(shí)施例3

一種陶瓷電容器的電介質(zhì)，該陶瓷電容器的電介質(zhì)包括以下原料：batio360kg、srtio320kg、bazro320kg、catio312kg、mgnb2o512kg、ceo24kg、zno4kg、co2o34kg、basio33kg、gd2o33kg。

其中，所述batio3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料baco3和tio2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1220℃保溫130分鐘，固相反應(yīng)合成batio3，冷卻后研磨過250目篩，備用。

所述srtio3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料srco3和tio2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1200℃保溫140分鐘，固相反應(yīng)合成srtio3，冷卻后研磨過250目篩，備用。

所述bazro3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料bao和zro2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℃保溫120分鐘，固相反應(yīng)合成bazro3，冷卻后研磨過250目篩，備用。

所述catio3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料cao和tio2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℃保溫120分鐘，固相反應(yīng)合成catio3，冷卻后研磨過250目篩，備用。

所述的一種陶瓷電容器的電介質(zhì)制備工藝，按照以下步驟進(jìn)行：

步驟1：按所述重量份稱取原料；

步驟2：將上述全部原料粉碎過120目篩，并混合均勻，得到混合料；

步驟3：對(duì)上述混合料進(jìn)行烘干，之后加入粘合劑并進(jìn)行造粒，得到顆粒狀物料；

步驟4：將得到顆粒狀物料壓制成生坯片，置于溫度為1280℃的環(huán)境下，保溫3小時(shí)，使生坯片排出粘合劑并燒結(jié)，得到陶瓷電容器的電介質(zhì)。

上述粘合劑采用重量百分比濃度為10％的聚乙烯醇水溶液,該聚乙烯醇水溶液的重量為經(jīng)上述步驟2烘干的混合料的重量的10％。性能檢測(cè)

上述實(shí)施例1-3制得的陶瓷電容器的電介質(zhì)的性能參數(shù)如表1所示。

表1

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實(shí)施

例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。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、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。