[发明专利]多层陶瓷电容器内电极钛酸钡包覆纳米镍粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层陶瓷电容器内电极钛酸钡包覆纳米镍粉及其制备方法。

背景技术

随着电子产业的飞速发展，新型功能陶瓷元器件不断向小型化、大容量化、高可靠性和低成本化方向发展。以钛酸钡为基体的多层陶瓷电容器(MLCC)是其中重要的一类。以钛酸钡为基体的多层陶瓷电容器(MLCC)为了适应人们对MLCC低成本、小型化、大容量的要求，必须降低介电材料的烧结温度，提高其介电常数和介温稳定性，为此，广大科研工作者做了大量的研究工作，致力于研究以价格低廉的Ni取代铂、钯等贵金属作为内电极材料、以铜为端电极的贱金属电极多层陶瓷电容器，来降低MLCC的成本。

但是在贱金属内电极多层陶瓷电容器烧制过程中存在内电极材料镍粉被氧化而造成导电不良、内电极镍浆料和陶瓷介质层在烧结过程中的收缩行为不匹配而使MLCC容易产生分层结构缺陷的两个问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多层陶瓷电容器贱金属(镍)内电极材料即具有芯-壳结构的Ni-BaTiO₃复合粉体及其制备方法。

本发明所提供的Ni-BaTiO₃复合粉体由镍粉和包覆所述镍粉的纳米钛酸钡层组成；其中，镍粉的质量分数为85～96％，纳米钛酸钡层的质量分数为4～15％。

所述镍粉的粒径大小具体可为50～200nm，纳米钛酸钡层的厚度为2.5～25nm。

所述Ni-BaTiO₃复合粉体的氧化起始温度可达370℃以上；收缩起始温度可达730℃以上。

上述Ni-BaTiO₃复合粉体是通过化学包覆法将钛酸钡均匀包覆于镍颗粒表面，制备得到的具有良好的抗氧化性和烧结性能的Ni-BaTiO₃芯-壳结构复合粉体。

具体可分为下述两种方法：

(1)常压包覆水热晶化的方案(制备流程见图1)：

将镍粉、钛酸四丁酯以及三乙醇胺、甘油、聚乙二醇加入到溶剂中，得到混合溶液；对所述混合溶液进行超声处理使镍粉分散均匀，然后向其中滴加氢氧化钡水溶液，滴加完毕后，加热到25～100℃反应4～8h，即得BaTiO₃未晶化的Ni-BaTiO₃芯-壳结构复合纳米粉；再采用水热法使Ni-BaTiO₃芯-壳结构复合纳米粉进行晶化反应，得到晶化良好的Ni-BaTiO₃芯-壳结构复合纳米粉。

其中，所述溶剂选自下述至少一种：DEG(二甘醇)、异丙醇、正丙醇和正丁醇。

所述超声处理中，超声功率可为50～400W，超声时间可为10～60分钟。

BaTiO₃包覆Ni粉之后，BaTiO₃晶化效果不是很明显，本方案采用水热法在水热釜中进行，BaTiO₃得到了很好晶化。所述晶化反应的温度为140～240℃，时间为4～12小时。

(2)常压包覆晶化的方案(制备流程见图7)：

将镍粉、钛酸四丁酯以及三乙醇胺、甘油、聚乙二醇加入到溶剂中，得到混合溶液；对所述混合溶液进行超声处理使镍粉分散均匀，然后向其中滴加去离子水，搅拌反应4～8h，得到包覆TiO₂的镍粉；再将所述包覆TiO₂的镍粉加入到去离子水中，并向其中加入氢氧化钡水溶液，加热到60～100℃反应4～12h，即得Ni-BaTiO₃芯-壳结构复合纳米粉。

其中，所述溶剂选自下述至少一种：DEG(二甘醇)、异丙醇、正丙醇和正丁醇。

上述两种方法中，所述镍粉的粒径大小可为50-200nm。

所述三乙醇胺的加入量为镍粉质量的0.4-10％。

所述溶剂的加入量与甘油加入量的体积比为100∶2-10。

所述聚乙二醇(PEG)的重均分子量具体可为6000-20000。

所述聚乙二醇(PEG)的加入量是镍粉质量的0.5-8％。

所述镍粉和钛酸四丁酯的摩尔比为22.5-95∶1。

在常压包覆水热晶化的制备方法中，氢氧化钡与钛酸四丁酯按照Ba/Ti摩尔比1.0-2.0∶1的比例加入。

在常压包覆晶化的制备方法中，氢氧化钡与钛酸四丁酯按照Ba/Ti摩尔比1.0-8.0∶1的比例加入。