本發(fā)明涉及無機非金屬材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)以及這種高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)的制備方法。
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。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?，F(xiàn)有的陶瓷電容器介質(zhì)中，有些介質(zhì)雖屬無鉛介質(zhì)材料，但它耐壓性較差，介電常數(shù)太小；而有些介質(zhì)雖然介電常數(shù)高，但耐壓性太差；有些介質(zhì)雖然介電常數(shù)很高，但介質(zhì)損耗較大，耐壓性較差。可見，現(xiàn)有的陶瓷電容器介質(zhì)不能兼顧高介電常數(shù)、低介質(zhì)損耗和高耐壓性等各方面的要求。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)以及這種高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)的制備方法，這種高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)介電常數(shù)高、耐電壓高且介質(zhì)損耗小，在制備和使用過程中不污染環(huán)境，并且能夠在較低溫度下燒結(jié)。采用的技術(shù)方案如下：一種高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)，其特征在于由下述重量配比的原料制成：batio355-90%，srtio32-25%，conb2o62-15%，bi2(sno3)30.05-10%，mnnb2o60.03-1.0%,zno0.1-1.5%，mno20.03-1.0%。一種優(yōu)選方案中，上述高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)由下述重量配比的原料制成：batio360-86%，srtio33-22%，conb2o63-12%，bi2(sno3)30.5-8%，mnnb2o60.2-0.6%，zno0.2-0.7%，mno20.03-1.0%。另一種優(yōu)選方案中，上述高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)由下述重量配比的原料制成：batio365-83%，srtio33-19%，conb2o64-10%，bi2(sno3)31-6%，mnnb2o60.2-0.6%，zno0.2-0.7%，mno20.03-1.0%。另一種優(yōu)選方案中，上述高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)由下述重量配比的原料制成：batio370-81%，srtio34-17%，conb2o63-8%，bi2(sno3)31-5%，mnnb2o60.2-0.6%，zno0.2-0.7%，mno20.03-1.0%。優(yōu)選上述batio3、srtio3、conb2o6、bi2(sno3)3、mnnb2o6分別是采用常規(guī)的化學(xué)原料以固相法合成。上述batio3可采用如下工藝制備：按1:1的摩爾比配備baco3和tio2，然后對baco3和tio2進(jìn)行研磨并混合均勻，再將baco3和tio2的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1250℃下保溫120分鐘，得到batio3。得到的batio3冷卻后，經(jīng)研磨并過200目篩，備用。上述srtio3可采用如下工藝制備：按1:1的摩爾比配備srco3和tio2，然后對srco3和tio2進(jìn)行研磨并混合均勻，再將srco3和tio2的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1260℃下保溫120分鐘，得到srtio3。得到的srtio3冷卻后，經(jīng)研磨并過200目篩，備用。上述conb2o6可采用如下工藝制備：按1:1的摩爾比配備coco3和nb2o5，然后對coco3和nb2o5進(jìn)行研磨并混合均勻，再將coco3和nb2o5的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1250-1280℃下保溫120分鐘，得到conb2o6。得到的conb2o6冷卻后，經(jīng)研磨并過200目篩，備用。上述bi2(sno3)3可采用如下工藝制備：按1：3的摩爾比配備bi2o3和sno2，然后對bi2o3和sno2進(jìn)行研磨并混合均勻，再將bi2o3和sno2的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1160-1180℃下保溫120分鐘，得到bi2(sno3)3。得到的bi2(sno3)3冷卻后，經(jīng)研磨并過200目篩，備用。上述mnnb2o6可采用如下工藝制備：按1:1的摩爾比配備mnco3和nb2o5，然后對mnco3和nb2o5進(jìn)行研磨并混合均勻，再將mnco3和nb2o5的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1150-1200℃保溫120分鐘，得到mnnb2o6。得到的mnnb2o6冷卻后，經(jīng)研磨并過200目篩，備用。本發(fā)明還提供上述高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)的一種制備方法，其特征在于包括下述步驟：（1）按比例配備batio3、srtio3、conb2o6、bi2(sno3)3、mnnb2o6、zno和mno2；（2）將步驟（1）所配備的batio3、srtio3、conb2o6、bi2(sno3)3、mnnb2o6、zno和mno2粉碎并混合均勻，得到混合粉料；（3）對步驟（2）得到的混合粉料進(jìn)行烘干，得到干粉料；（4）向干粉料中加入粘結(jié)劑并進(jìn)行造粒，得到顆粒狀物料；（5）將步驟（4）得到的顆粒狀物料壓制成生坯片；（6）將生坯片置于1250-1270℃下保溫1-4小時，使生坯片排出粘結(jié)劑并燒結(jié)，得到所述高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)。得到的高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)為陶瓷片，在780-870℃下保溫15分鐘進(jìn)行燒銀，形成銀電極，再焊引線，進(jìn)行包封，即得陶瓷電容器。步驟（2）中，可以分別將各種原料粉碎后混合均勻；也可以將各種原料混合后進(jìn)行粉碎，隨后邊粉碎邊混合，或粉碎后再使各種原料混合均勻。粉碎設(shè)備可采用球磨，也可以采用其它粉碎設(shè)備。優(yōu)選采用行星球磨機對配備好的原料進(jìn)行球磨，被球磨的原料、所用球、所用水的重量比例為：原料:球:水=1:3:(0.6-1.0)，球磨過程持續(xù)4-8小時。水可采用蒸餾水或去離子水。步驟（4）的粘結(jié)劑可采用聚乙烯醇水溶液（即pva溶液）。優(yōu)選步驟（4）的粘結(jié)劑采用重量百分比濃度為10%的聚乙烯醇溶液，所加入的聚乙烯醇溶液的重量為干粉料的重量的8-10%。步驟（4）中，可在造粒后過40目篩。優(yōu)選步驟（5）中，在20-30mpa壓力下對顆粒狀物料進(jìn)行干壓成型，得到生坯片。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：（1）本發(fā)明的陶瓷電容器介質(zhì)的介電常數(shù)高（介電常數(shù)為6000以上），耐電壓高（直流耐電壓可達(dá)19kv/mm以上，交流耐壓可達(dá)12kv/mm以上），介質(zhì)損耗?。ń橘|(zhì)損耗小于0.3%）；由于介電常數(shù)高，因而能實現(xiàn)陶瓷電容器的小型化和大容量，同樣能降低成本。（2）本發(fā)明的陶瓷電容器介質(zhì)的電容溫度變化率小，符合y5u特性的要求；同時由于介質(zhì)損耗小，因此在使用過程中性能穩(wěn)定性好，安全性高，并可擴大陶瓷電容器的應(yīng)用范圍。（3）本發(fā)明的陶瓷電容器介質(zhì)可中溫?zé)Y(jié)（1250-1270℃），這樣能大大降低高壓陶瓷電容器的成本。（4）本發(fā)明的陶瓷電容器介質(zhì)組分中不含鉛和鎘，在制備和使用過程中對環(huán)境無污染。本發(fā)明的陶瓷電容器介質(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。具體實施方式實施例1首先，以固相法合成batio3、srtio3、conb2o6、bi2(sno3)3、mnnb2o6。batio3采用如下工藝制備：按1:1的摩爾比配備baco3和tio2，然后對baco3和tio2進(jìn)行研磨并混合均勻，再將baco3和tio2的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1250℃下保溫120分鐘，得到batio3。得到的batio3冷卻后，經(jīng)研磨并過200目篩，備用。srtio3采用如下工藝制備：按1:1的摩爾比配備srco3和tio2，然后對srco3和tio2進(jìn)行研磨并混合均勻，再將srco3和tio2的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1260℃下保溫120分鐘，得到srtio3。得到的srtio3冷卻后，經(jīng)研磨并過200目篩，備用。conb2o6采用如下工藝制備：按1:1的摩爾比配備coco3和nb2o5，然后對coco3和nb2o5進(jìn)行研磨并混合均勻，再將coco3和nb2o5的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1270℃下保溫120分鐘，得到conb2o6。得到的conb2o6冷卻后，經(jīng)研磨并過200目篩，備用。bi2(sno3)3采用如下工藝制備：按1：3的摩爾比配備bi2o3和sno2，然后對bi2o3和sno2進(jìn)行研磨并混合均勻，再將bi2o3和sno2的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1170℃下保溫120分鐘，得到bi2(sno3)3。得到的bi2(sno3)3冷卻后，經(jīng)研磨并過200目篩，備用。mnnb2o6采用如下工藝制備：按1:1的摩爾比配備mnco3和nb2o5，然后對mnco3和nb2o5進(jìn)行研磨并混合均勻，再將mnco3和nb2o5的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1180℃保溫120分鐘，得到mnnb2o6。得到的mnnb2o6冷卻后，經(jīng)研磨并過200目篩，備用。然后，按下述步驟制備高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)：（1）按比例配備batio3、srtio3、conb2o6、bi2(sno3)3、mnnb2o6、zno和mno2；參考表1，配備的各種原料的重量百分比如下：batio381%，srtio36%，conb2o65%，bi2(sno3)37%，mnnb2o60.3%,zno0.3%，mno20.4%；（2）將步驟（1）所配備的batio3、srtio3、conb2o6、bi2(sno3)3、mnnb2o6、zno和mno2粉碎并混合均勻，得到混合粉料；本步驟（2）中，采用行星球磨機對配備好的原料進(jìn)行球磨，被球磨的原料、所用球、所用水的重量比例為：原料:球:水=1:3:0.8，球磨過程持續(xù)6小時；（3）對步驟（2）得到的混合粉料進(jìn)行烘干，得到干粉料；（4）向干粉料中加入粘結(jié)劑并進(jìn)行造粒（在造粒后過40目篩），得到顆粒狀物料；本步驟（4）的粘結(jié)劑采用重量百分比濃度為10%的聚乙烯醇溶液，所加入的聚乙烯醇溶液的重量為干粉料的重量的9%；（5）將步驟（4）得到的顆粒狀物料壓制成生坯片；本步驟（5）中，在25mpa壓力下對顆粒狀物料進(jìn)行干壓成型，得到生坯片；（6）將生坯片置于1260℃下保溫3小時，使生坯片排出粘結(jié)劑并燒結(jié)，得到所述高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)。得到的高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)為陶瓷片，在820℃下保溫15分鐘進(jìn)行燒銀，形成銀電極，再焊引線，進(jìn)行包封，即得陶瓷電容器。實施例2首先，以固相法合成batio3、srtio3、conb2o6、bi2(sno3)3、mnnb2o6。本實施例中batio3、srtio3的制備工藝與實施例1相同。conb2o6采用如下工藝制備：按1:1的摩爾比配備coco3和nb2o5，然后對coco3和nb2o5進(jìn)行研磨并混合均勻，再將coco3和nb2o5的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1250℃下保溫120分鐘，得到conb2o6。得到的conb2o6冷卻后，經(jīng)研磨并過200目篩，備用。bi2(sno3)3采用如下工藝制備：按1：3的摩爾比配備bi2o3和sno2，然后對bi2o3和sno2進(jìn)行研磨并混合均勻，再將bi2o3和sno2的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1160℃下保溫120分鐘，得到bi2(sno3)3。得到的bi2(sno3)3冷卻后，經(jīng)研磨并過200目篩，備用。mnnb2o6采用如下工藝制備：按1:1的摩爾比配備mnco3和nb2o5，然后對mnco3和nb2o5進(jìn)行研磨并混合均勻，再將mnco3和nb2o5的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1150℃保溫120分鐘，得到mnnb2o6。得到的mnnb2o6冷卻后，經(jīng)研磨并過200目篩，備用。然后，按下述步驟制備高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)：（1）按比例配備batio3、srtio3、conb2o6、bi2(sno3)3、mnnb2o6、zno和mno2；參考表1，配備的各種原料的重量百分比如下：batio383%，srtio38%，conb2o66%，bi2(sno3)32%，mnnb2o60.3%,zno0.5%，mno20.2%；（2）將步驟（1）所配備的batio3、srtio3、conb2o6、bi2(sno3)3、mnnb2o6、zno和mno2粉碎并混合均勻，得到混合粉料；本步驟（2）中，采用行星球磨機對配備好的原料進(jìn)行球磨，被球磨的原料、所用球、所用水的重量比例為：原料:球:水=1:3:1.0，球磨過程持續(xù)4小時；（3）對步驟（2）得到的混合粉料進(jìn)行烘干，得到干粉料；（4）向干粉料中加入粘結(jié)劑并進(jìn)行造粒（在造粒后過40目篩），得到顆粒狀物料；本步驟（4）的粘結(jié)劑采用重量百分比濃度為10%的聚乙烯醇溶液，所加入的聚乙烯醇溶液的重量為干粉料的重量的8%；（5）將步驟（4）得到的顆粒狀物料壓制成生坯片；本步驟（5）中，在20mpa壓力下對顆粒狀物料進(jìn)行干壓成型，得到生坯片；（6）將生坯片置于1250℃下保溫4小時，使生坯片排出粘結(jié)劑并燒結(jié)，得到所述高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)。得到的高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)為陶瓷片，在780℃下保溫15分鐘進(jìn)行燒銀，形成銀電極，再焊引線，進(jìn)行包封，即得陶瓷電容器。實施例3首先，以固相法合成batio3、srtio3、conb2o6、bi2(sno3)3、mnnb2o6。本實施例中batio3、srtio的制備工藝與實施例1相同。conb2o6采用如下工藝制備：按1:1的摩爾比配備coco3和nb2o5，然后對coco3和nb2o5進(jìn)行研磨并混合均勻，再將coco3和nb2o5的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1280℃下保溫120分鐘，得到conb2o6。得到的conb2o6冷卻后，經(jīng)研磨并過200目篩，備用。bi2(sno3)3采用如下工藝制備：按1：3的摩爾比配備bi2o3和sno2，然后對bi2o3和sno2進(jìn)行研磨并混合均勻，再將bi2o3和sno2的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1180℃下保溫120分鐘，得到bi2(sno3)3。得到的bi2(sno3)3冷卻后，經(jīng)研磨并過200目篩，備用。mnnb2o6采用如下工藝制備：按1:1的摩爾比配備mnco3和nb2o5，然后對mnco3和nb2o5進(jìn)行研磨并混合均勻，再將mnco3和nb2o5的混合物料放入氧化鋁坩堝內(nèi)，于1200℃保溫120分鐘，得到mnnb2o6。得到的mnnb2o6冷卻后，經(jīng)研磨并過200目篩，備用。然后，按下述步驟制備高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)：（1）按比例配備batio3、srtio3、conb2o6、bi2(sno3)3、mnnb2o6、zno和mno2；參考表1，配備的各種原料的重量百分比如下：batio355-90%，srtio32-25%，conb2o62-15%，bi2(sno3)30.05-10%，mnnb2o60.03-1.0%,zno0.1-1.5%，mno20.03-1.0%；（2）將步驟（1）所配備的batio3、srtio3、conb2o6、bi2(sno3)3、mnnb2o6、zno和mno2粉碎并混合均勻，得到混合粉料；本步驟（2）中，采用行星球磨機對配備好的原料進(jìn)行球磨，被球磨的原料、所用球、所用水的重量比例為：原料:球:水=1:3:0.6，球磨過程持續(xù)8小時；（3）對步驟（2）得到的混合粉料進(jìn)行烘干，得到干粉料；（4）向干粉料中加入粘結(jié)劑并進(jìn)行造粒（在造粒后過40目篩），得到顆粒狀物料；本步驟（4）的粘結(jié)劑采用重量百分比濃度為10%的聚乙烯醇溶液，所加入的聚乙烯醇溶液的重量為干粉料的重量的10%；（5）將步驟（4）得到的顆粒狀物料壓制成生坯片；本步驟（5）中，在30mpa壓力下對顆粒狀物料進(jìn)行干壓成型，得到生坯片；（6）將生坯片置于1270℃下保溫2小時，使生坯片排出粘結(jié)劑并燒結(jié)，得到所述高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)。得到的高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)為陶瓷片，在870℃下保溫15分鐘進(jìn)行燒銀，形成銀電極，再焊引線，進(jìn)行包封，即得陶瓷電容器。實施例4-9實施例4-9中，各種原料的配比如表1所示。實施例4、7中制備高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)的方法與實施例1相同（可根據(jù)實際情況對各步驟的溫度、時間、壓力等工藝條件進(jìn)行調(diào)整）；實施例5、8中制備高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)的方法與實施例3相同（可根據(jù)實際情況對各步驟的溫度、時間、壓力等工藝條件進(jìn)行調(diào)整）；實施例6、9中制備高壓低損耗陶瓷電容器介質(zhì)的方法與實施例2相同（可根據(jù)實際情況對各步驟的溫度、時間、壓力等工藝條件進(jìn)行調(diào)整）。以上各實施例制得陶瓷電容器后，測試其性能，各實施例陶瓷電容器介質(zhì)的性能如表2所示。從表2可以看出，所制備的陶瓷電容器介質(zhì)耐電壓高，直流耐電壓可達(dá)19kv/mm以上，交流耐壓可達(dá)12kv/mm以上；介電常數(shù)為6000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。表1本發(fā)明各實施例的原料配比（重量百分比）實施例batio3srtio3conb2o6bi2(sno3)3mnnb2o6znomno21816570.30.30.42838620.30.50.23864450.40.40.248156.560.50.40.657810650.40.30.367511940.20.60.277413570.40.40.287214760.30.30.497011980.50.70.8表2本發(fā)明各實施例制得的陶瓷電容器介質(zhì)的性能當(dāng)前第1頁12