。
[0042]SNTaQQ3陶瓷樣品中Nb的XPS譜圖如圖2所示。由圖2可以看出，Nb的3d5/2與 3d3/2能級的結合能差值為2. 8eV，Nb在材料中的價態(tài)為+5價。
[0043]SNTaQQ3陶瓷樣品的阻抗譜圖如圖3所示。SNT。.。。3陶瓷材料的介電溫譜圖4所示。 SNT。.。。3陶瓷的介電頻譜圖如圖5所示。由圖可以看出，氮氣氛輔助燒結的SNTa。。3陶瓷樣品 在25~200°C范圍內(nèi)，0. 1~100kHz的頻率范圍內(nèi)，介電常數(shù)>104同時介電損耗彡0. 08， 其中在室溫（25°C)時1kHz下的介電常數(shù)為39920,介電損耗為0. 04。
[0044] 實施例2
[0045] 本實施例提供SrNbQ.QQ6TiQ.99403 (SNTQ._)所表示的陶瓷材料的制備方法，除下述不 同外，其余步驟與實施例1相同：
[0046] 在實施例1的步驟1)中，按SrNba_Tia99403 (SNTaM6)的化學計量比配備原料混合 料總重為30g。濕式球磨時混合料、無水乙醇、鋯球的質(zhì)量比為1:4. 5:10,球磨30小時后， 分離鋯球，將混合物漿體放入干燥箱中進行烘干，干燥箱溫度設為l〇〇°C并干燥15小時，烘 干后的混合料經(jīng)手工研磨后置于馬弗爐內(nèi)于1180°C預燒2. 5小時，自然冷卻至室溫。
[0047] 在實施例1的步驟3)中，在進行氮氣輔助燒結前的洗氣過程中，連續(xù)重復抽真空 通氮氣5次后持續(xù)以200mL/min的速率通氮氣于整個管道中。在整個升溫、保溫以及降溫 的過程中，氮氣始終流通于整個體系。燒結溫度設置為1550°C并保溫2. 5小時。
[0048] 制備的SNT。.。。6陶瓷樣品，具有巨介電常數(shù)和低介電損耗，在25°C時1kHz下的介電 常數(shù)和介電損耗分別為59191和0. 03。
[0049] 實施例3
[0050] 本實施例提供SrNb_3Tia99703 (SNTaM3)所表示的陶瓷材料的制備方法，除下述不 同外，其余步驟與實施例1相同：
[0051] 在實施例1的步驟1)中，濕式球磨時混合物、無水乙醇、鋯球的質(zhì)量比為1:5:14， 球磨20小時后，分離鋯球，然后將混合物漿體放入干燥箱中進行烘干，干燥箱溫度設為 150°C并干燥10小時。烘干后的混合料經(jīng)手工研磨后置于馬弗爐內(nèi)于1150°C煅燒2小時， 自然冷卻至室溫。
[0052] 在實施例1的步驟3)中，在進行氮氣輔助燒結前的洗氣過程中，連續(xù)重復抽真空 通氮氣5次后持續(xù)以60mL/min的速率通氮氣于整個管道中，在整個升溫、保溫以及降溫的 過程中，氮氣始終流通于整個體系，燒結時在1600°C保溫3小時。
[0053] 制備的SNTQ.QQ3陶瓷具有巨介電常數(shù)（>10 4)和低介電損耗（彡0? 08)。
[0054] 對比例1
[0055] 將SrCOjPTiO2按照SrTiO3的化學計量比配比混合，以無水乙醇為分散劑，用濕 式球磨法混合球磨24小時后烘干，然后在1150°C空氣氣氛中煅燒2小時。煅燒后的粉末經(jīng) 過24小時的二次球磨處理后烘干，添加5%聚乙烯醇溶液造粒并過篩。經(jīng)干壓成型制得直 徑為12_、厚度為1~1. 5mm的陶瓷坯體。將其在氮氣氛中1530°C保溫3小時，得到燒結 的3^103陶瓷材料，在整個制備過程中未提及的部分均與實施例1的條件相同。對制備的 SrTiOjIg瓷進行介電性能測試，其介電溫譜如圖6所示，由圖得到：在25°C、1kHz條件下，其 介電常數(shù)和介電損耗分別為305和0. 003,介電性能明顯低于本發(fā)明所述Nb摻雜31'1';[03巨 介電陶瓷材料。
[0056] 對比例2
[0057] 將SrC03、A1203、Ti02按照SrAlaQQ3Tia99703的化學計量比配比混合，以無水乙醇為 分散劑，用濕式球磨法混合球磨24小時后烘干，然后在1150°C空氣氣氛中煅燒2小時。煅 燒后的粉末經(jīng)過24小時的二次球磨處理后烘干，添加5%聚乙烯醇溶液造粒并過篩。經(jīng)干 壓成型制得直徑為12_、厚度為1~1. 5_的陶瓷坯體。將其在氮氣氛中1530°C燒結3小 時，得到燒結的5^1。.。。3!1。.9970 3陶瓷材料，在整個制備過程中未提及的部分均與實施例1的 條件相同。對制備的5^1。.。。3!1。. 99703陶瓷進行介電性能測試，其介電溫譜如圖7所示，由圖 得到：在25°C、lkHz條件下，其介電常數(shù)和介電損耗分別為298和0. 001，介電常數(shù)明顯低 于本發(fā)明所述Nb摻雜SrTi03巨介電陶瓷材料。
[0058] 對比例3
[0059] 將SrC03、Nb203、Ti02按照SrNbaQQ3Tia99703的化學計量比配比混合，以無水乙醇為 分散劑，用濕式球磨法混合球磨24小時后烘干，然后在1150°C空氣氣氛中煅燒2小時。煅 燒后的粉末經(jīng)過24小時的二次球磨處理后烘干，添加5%聚乙烯醇溶液造粒并過篩。經(jīng)干 壓成型制得直徑為12_、厚度為1~1. 5_的陶瓷坯體。將其在氧氣氛中1530°C保溫3小 時，得到氧氣氛下燒結的SrNbaM3Tia9970^瓷材料，在整個制備過程中未提及的部分均與 實施例1的條件相同。對制備的SrNbaQQ3Tia99703陶瓷進行介電性能測試，得到：在25°C、 1kHz條件下，其介電常數(shù)和介電損耗分別為11397和0. 03,介電常數(shù)明顯低于本發(fā)明所述 Nb摻雜SrTi03巨介電陶瓷材料。
[0060] 對比例4
[0061] 將SrC03、Nb203、Ti02按照SrNbaQQ6Tia99403的化學計量比配比混合，以無水乙醇為 分散劑，用濕式球磨法混合球磨24小時后烘干，然后在1150°C空氣氣氛中煅燒2小時。煅 燒后的粉末經(jīng)過24小時的二次球磨處理后烘干，添加5%聚乙烯醇溶液造粒并過篩。經(jīng)干 壓成型制得直徑為12_、厚度為1~1. 5_的陶瓷坯體。將其在氧氣氣氛中1530°C燒結3 小時，得到SrNb。.。。6Ti。.99403陶瓷材料。并對其進行介電性能測試，其介電溫譜如圖8所示， 由圖得到：在25°C、lkHz條件下，其介電常數(shù)和介電損耗分別為9069和0. 12,介電常數(shù)明 顯低于本發(fā)明所述Nb摻雜31'1';[03巨介電陶瓷材料，介電損耗明顯高于本發(fā)明所述Nb摻雜 SrTi03巨介電陶瓷材料。
[0062] 本發(fā)明通過是否進行摻雜，及采用不同組分摻雜，采用何種煅燒氣氛，制備的陶瓷 材料進行了電性能的考察，實驗結果對比表明：本發(fā)明Nb摻雜氮氣氣氛下燒結可得到介電 性能優(yōu)異的陶瓷樣品，其介電常數(shù)明顯高于空氣或氧氣中燒結的陶瓷材料，介電損耗低于 空氣或氧氣中燒結的陶瓷材料。
【主權項】
1. 一種Ti位高價取代SrTiO 3巨介電陶瓷材料，其特征在于：由Nb高價取代Ti而得， 用通式SrNbxTi 1 x03表示，式中0? 003彡X彡0? 006。2. 根據(jù)權利要求1所述的Ti位高價取代SrTiO 3巨介電陶瓷材料，其特征在于：所述的 Ti位高價取代SrTiO3巨介電陶瓷材料由SrCO 3、Nb205、TiO2按通式SrNb Ji1 x03的化學計量 比I :x/2 : (1-x)混合制成的陶瓷坯體于氮氣氣氛下1500~1600°C保溫燒結而得。3. 權利要求1所述的Ti位高價取代SrTiO3巨介電陶瓷材料的制備方法，其特征在于： 將SrC03、Nb 205、TiO2按通式SrNb ,Ti1 x03的化學計量比I :x/2 : (1-x)混合后球磨，烘干， 1140~1180°C進行預燒，然后二次球磨得到預燒粉體，將預燒粉體添加膠粘劑造粒并過 篩，成型，然后排膠得到陶瓷坯體，再將陶瓷坯體于氮氣氣氛下1500~1600°C保溫燒結，隨 爐自然冷卻而得。4. 根據(jù)權利要求3所述的Ti位高價取代SrTiO 3巨介電陶瓷材料的制備方法，其特征 在于：所述的球磨為加入球磨介質(zhì)和分散劑，球磨20~30小時后，分離鋯球，然后將球磨后 的原料混合物放入干燥箱中進行烘干。5. 根據(jù)權利要求4所述的Ti位高價取代SrTiO 3巨介電陶瓷材料的制備方法，其特征 在于：所述的分散劑為無水乙醇，球磨介質(zhì)為鋯球，按照混合料：無水乙醇：鋯球質(zhì)量比為 1 : (4~5) : (10~14)進行球磨。6. 根據(jù)權利要求3所述的Ti位高價取代SrTiO 3巨介電陶瓷材料的制備方法，其特征 在于：所述烘干溫度100~150°C，烘干時間10~15小時；所述的造粒用膠粘劑為聚乙烯醇 溶液；所述壓片成型為：在10~12MPa的壓力下將復合粉體壓制成直徑為12_、厚度1~ I. 5mm的圓片。7. 根據(jù)權利要求3所述的Ti位高價取代SrTiO 3巨介電陶瓷材料的制備方法，其特征 在于：所述預燒時間為2~3小時。8. 根據(jù)權利要求3所述的Ti位高價取代SrTiO 3巨介電陶瓷材料的制備方法，其特征 在于：所述陶瓷坯體的保溫燒結時間為2. 5~3. 5小時。9. 根據(jù)權利要求3所述的Ti位高價取代SrTiO 3巨介電陶瓷材料的制備方法，其特征 在于：在保溫燒結前對管式爐進行洗氣處理，具體步驟為：對整個通氣管道進行抽真空，當 真空度< IOPa時通入氮氣到氮氣平穩(wěn)流出，再重復抽真空通氮氣3~5次后持續(xù)通氮氣于 整個管道中。10. 根據(jù)權利要求3所述的Ti位高價取代SrTiO 3巨介電陶瓷材料的制備方法，其特征 在于：氮氣氣氛下保溫時氮氣的流通速率為40~200mL/min。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種Ti位高價取代SrTiO3巨介電陶瓷材料及其制備方法。其由Nb高價取代Ti而得，用通式SrNbxTi1-xO3表示，式中0.003≤x≤0.006。制備方法，將SrCO3、Nb2O5、TiO2按通式SrNbxTi1-xO3的化學計量比1：x/2：(1-x)混合后球磨，烘干，1140～1180℃進行預燒，然后二次球磨得到預燒粉體，將預燒粉體添加粘結劑造粒并過篩，成型，然后排膠得到陶瓷坯體，再將陶瓷坯體于氮氣氣氛下1500～1600℃保溫燒結，隨爐自然冷卻而得。本發(fā)明的Ti位高價取代SrTiO3巨介電陶瓷介電常數(shù)高，介電損耗低，電常數(shù)溫度/頻率穩(wěn)定性好，制備方法簡單，重復性好，成品率高，易于生產(chǎn)。
【IPC分類】C04B35/622, C04B35/465
【公開號】CN105130421
【申請?zhí)枴緾N201510566377
【發(fā)明人】曹明賀, 王娜娜, 劉韓星, 郝華, 堯中華
【申請人】武漢理工大學
【公開日】2015年12月9日
【申請日】2015年9月7日