高耐壓多層陶瓷電容器介質(zhì)材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于一種以成分為特征的陶瓷組合物，具體涉及采用摻雜納米粉體制備無(wú) 鉛、高耐壓且具有優(yōu)異溫度穩(wěn)定性的X8R型多層陶瓷電容器介質(zhì)材料的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 片式多層陶瓷電容器（Multilayer Ceramic Capacitor，簡(jiǎn)稱MLCC)作為基礎(chǔ)電子 元器件，除在智能手機(jī)、平板電腦、廣播電視、移動(dòng)通信、家用計(jì)算機(jī)、家用電器、測(cè)量?jī)x器、 醫(yī)療設(shè)備等民用產(chǎn)品及消費(fèi)電子中普遍使用外，在航空航天、坦克電子、軍用移動(dòng)通訊、武 器彈頭控制和軍事信號(hào)監(jiān)控等軍用電子設(shè)備以及石油勘探等行業(yè)都具有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。 父8尺(-55°(：~150°(：，&〇/(：25^彡±15%)型此(1：用介質(zhì)材料廣泛應(yīng)用于航空航天、坦克電 子、軍用移動(dòng)通訊、武器彈頭控制和軍事信號(hào)監(jiān)控等軍用電子設(shè)備以及石油勘探等行業(yè)。鈦 酸鋇（BaTiO3)基溫度穩(wěn)定型MLCC用介質(zhì)材料因其對(duì)環(huán)境無(wú)害，一直是研究的熱點(diǎn)。
[0003] 然而，現(xiàn)階段研究的X8R介質(zhì)材料，其采用傳統(tǒng)摻雜方法制備的材料，但在該工作 溫區(qū)范圍內(nèi)，該系列陶瓷電容器介質(zhì)容量變化率雖能達(dá)到X8R的要求，但其介電損耗仍在 1 %以上，且耐壓強(qiáng)度并非很高（7kv/mm)，因此不能完全適應(yīng)某些特殊場(chǎng)合，如軍事工程方 面的應(yīng)用。利用溶膠-凝膠法制備納米摻雜粉體，與傳統(tǒng)固相法相比可以在原子與分子水 平控制化學(xué)反應(yīng)，此類方法制得的粉體比表面積大和活性高，利于提高其在鈦酸鋇基介質(zhì) 材料擴(kuò)散，使其耐壓性能更加優(yōu)良。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的，在于克服采用傳統(tǒng)摻雜方法制備的陶瓷電容器介質(zhì)的容量變化率 雖能達(dá)到X8R的要求，但其耐壓特型偏差，甚至組分中含有重金屬Pb，危害環(huán)境。提供一種 無(wú)鉛高耐壓且利于工業(yè)化生產(chǎn)的X8R型多層陶瓷電容器介質(zhì)材料及其制備方法。
[0005] 本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0006] -種高耐壓多層陶瓷電容器介質(zhì)材料，以BaTiO3粉體為基料，在此基礎(chǔ)上，外加質(zhì) 量百分比為 〇· 8 ~L 2%的（ZnO)1 x(Nb02.5)x，其中 X = 0· 6 ~0· 8 ;3· 0 ~4. 0%的 CaZrO3; [0007] 所述（ZnO)1 x(Nb02.5)x化合物，利用溶膠凝膠法將原料Ζη(Ν03) · 6H20和Nb 205按 摩爾比1-χ :x/2,其中X = 0· 6~0· 8合成；
[0008] 所述CaZrO3由CaCO 3和ZrO 2按摩爾比I : 1合成；
[0009] 該高耐壓多層陶瓷電容器介質(zhì)材料的制備方法，具有如下步驟：
[0010] (1)溶膠-凝膠法合成（ZnO) i x (Nb02.5) x化合物，其中X = 0· 6~0· 8
[0011] ①配制鈮的檸檬酸水溶液
[0012] (a)根據(jù)（ZnO)1 x (NbOi5)x，其中 X = 0· 6 ~0· 8 的化學(xué)計(jì)量比稱取 Nb2O5,將 Nb2O5放入氫氟酸中，其中Nb2O5與氫氟酸的摩爾比為1:3,水浴加熱至Nb 205全部溶解；
[0013] (b)向上述溶液中加入氨水，調(diào)節(jié)pH值為9,生成鈮酸沉淀；
[0014] (c)抽濾洗滌上述沉淀，然后將鈮酸加入檸檬酸的水溶液中，得到鈮的檸檬酸水溶 液，其中鈮離子與檸檬酸的摩爾比為1:6 ;
[0015] ②將步驟①制得的鈮的檸檬酸水溶液中加入乙二醇，加熱攪拌，檸檬酸與乙二醇 的摩爾為1:3 ;
[0016] ③配制Zn2+的乙二醇溶液
[0017] 按（ZnO)1 x(Nb02.5)x，其中X = 0. 6~0. 8的計(jì)量比，稱取六水硝酸鋅溶解于乙二 醇中，攪拌均勻；
[0018] ④（ZnO)1 x(Nb02.5)^膠的形成以及（ZnO) i x(Nb02.5)^米粉體的形成
[0019] ⑷將步驟③配置的Zn2+的乙二醇溶液加入步驟②配置的液體中，攪拌均勻得到 (ZnO)丨 x (NbO2.5) x，其中 X = 0· 6 ~0· 8 溶膠；
[0020] (e)將步驟④⑷的（ZnO)1 x(NbO2Jx，其中X = 0· 6~0· 8溶膠置于烘箱中，于 80~120°C烘干，形成干凝膠；
[0021] (f)將步驟④（e)的干凝膠置于高溫爐中，于800°C熱處理得到（ZnO) l-x(Nb02.5) X，其中X = 〇. 6~0. 8的納米粉體，再球磨4~6小時(shí)，過(guò)80目分樣篩，備用；
[0022] (2)合成 CaZrO3
[0023] 將CaC03、Zr0j$摩爾比1:1配料，原料與去離子水混合后球磨4小時(shí)，于120°C烘 干、過(guò)40目分樣篩，再于1000°C煅燒2小時(shí)，制得CaZrO3;
[0024] (3)以 BaTiO3作為基料，添加 0· 8 ~1. 2% 的（ZnO) ! x(Nb02.5)x，其中 X = 0· 6 ~ 0. 8,及3. 0~4. 0%的CaZrO3;將所配原料與去離子水混合后球磨4~8小時(shí)，烘干后加入 質(zhì)量百分比為7%的粘結(jié)劑，過(guò)80目分樣篩，造粒；
[0025] (4)將步驟⑶的造粒粉料壓制成生還，經(jīng)排膠后，于1250Γ燒結(jié)，保溫2小時(shí)，制 得高耐壓多層陶瓷電容器介質(zhì)材料。
[0026] 所述CaZrO3的添加量為3wt %。
[0027] 所述步驟（4)的生坯為Φ 15X 1~I. 3mm的圓片生坯。
[0028] 所述步驟（4)的生坯經(jīng)3. 5小時(shí)升溫至550°C排膠，再經(jīng)1小時(shí)升至1250°C燒結(jié)， 保溫2小時(shí)。
[0029] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0030] 1.本發(fā)明具有優(yōu)良的介電性能：在-55°C~150°C溫區(qū)內(nèi)，電容量變化率在±15% 以內(nèi)，且具有較高的室溫介電常數(shù)（~4000)和較低介電損耗（tan δ〈1. 〇% );
[0031] 2.本發(fā)明通過(guò)添加納米粉體，有效改善了陶瓷微觀結(jié)構(gòu)，提高了耐壓性能，其耐壓 值達(dá)到13kv/mm以上。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 以下將結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0033] 實(shí)施例1
[0034] (1)溶膠-凝膠法合成（Zn0)a4(Nb02. 5)Q.6納米陶瓷粉體
[0035] ①配制鈮的檸檬酸水溶液
[0036] (a)稱取7. 8853g Nb2O5，將Nb2O5放入40mL氫氟酸中，水浴加熱至Nb 205全部溶解；
[0037] (b)向上述溶液中加入氨水，調(diào)節(jié)pH值為9,生成鈮酸沉淀；
[0038] (c)抽濾洗滌上述沉淀，然后將鈮酸分別加入檸檬酸的水溶液中，得到鈮的檸檬酸 水溶液，其中鈮離子與檸檬酸的摩爾比為1:6 ;
[0039] ②分別將步驟①制得的鈮的檸檬酸水溶液中加入乙二醇，加熱攪拌，檸檬酸與乙 二醇的摩爾為1:3 ;
[0040] ③配制Zn2+的乙二醇溶液
[0041] 按（ZnO)1 x(Nb02.5)x，其中X = 0· 6~0· 8的計(jì)量比，稱11. 8979g六水硝酸鋅溶解 于30ml乙二醇攪拌均勻；
[0042] ④（ZnO)a4(NbOi5)af^膠的形成以及（ZnO)。. 4(他02.5)。.6納米粉體的形成