[发明专利]一种高介电性能X8R型陶瓷电容器介质材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高介电性能 X8R型陶瓷电容器介质材料及其制备方法。

背景技术

随着多层陶瓷电容器（MLCC）的快速发展，为了满足小型化、大容量、在高温环境中应用等要求，陶瓷介质材料不仅要具备高的介电性能，而且要求其温度变化率在较宽温度范围内呈现平缓变化特性。目前，X8R型陶瓷介电材料因为在较宽的温度范围内具有较好的温度稳定性，被广泛应用于石油勘探、汽车引擎、抗冲击系统等领域。X8R 的 EIA(Electronic International Association) 标准如下：8 和 X 分别代表上下工作温限＋150℃和－55℃，R代表电容的温度变化率不超过±15 %，室温介电损耗< 2.5%。为了降低MLCCs的制造成本，研究可匹配30/70甚至更低钯含量的钯/银合金内电极的MLCC具有广阔的应用前景。

目前，在公开的 X8R 专利中，日本专利（特开平 4-292458）介电常数达到4670，但烧结温度高达1360℃，而且材料的介电损耗较大；美国专利（US Patent No. 5990029）报道其材料的室温介电常数达到 2500，烧结温度较高（1280～1400℃）；中国专利1（公开号102503407 A）报道其材料烧结温度为1220℃时，介电常数在 2000 左右；中国专利2（公开号 101033132A）报道其材料的烧结温度可降低到1100℃，但介电常数仅仅在 2200左右；中国专利3（公开号 102320826A）虽然烧结温度为较低（1050℃），但介电常数（1800）偏低。

发明内容

本发明的目的是提供一种高介电性能的X8R型陶瓷电容器介质材料，该介质材料能够在较低的温度下烧结，可匹配30/70甚至更低钯含量的钯/银合金内电极制成多层陶瓷电容器。

本发明的另一目的是提供上述X8R型陶瓷电容器介质材料的制备方法，

本发明实现过程如下：

通式（I）表示的陶瓷介质材料，

Ba_1-xBi_xTiO₃ + aNb₂O₅ + bCo₂O₃+ cNd₂O₃+ dMnO₂+ eZrO₂    （I）

其中，0.010＜x≤0.045，a=0.6～0.9 wt%、b=0.1～0.2 wt%、c=0.3～0.6 wt%、d=0.01～0.03 wt%，e=0.5～2.0 wt%，其余为Ba_1-xBi_xTiO₃。

制备方法1：采用溶胶-凝胶法制备陶瓷介质材料，包括如下步骤：

（1）按化学计量比称量钛酸四丁酯，加入冰醋酸和无水乙醇充分搅拌，继续加入醋酸钡溶液及硝酸铋溶液搅拌得到透明溶胶；

（2）溶胶凝胶化，干燥得干凝胶粉；

（3）干凝胶粉在900～1100 ℃煅烧得到Ba_1-xBi_xTiO₃粉体；

（4）将计量的五氧化铌、三氧化钴、三氧化钕、二氧化锰、二氧化锆及Ba_1-xBi_xTiO₃粉体球磨得到陶瓷介质粉体；

（5）陶瓷介质粉体经造粒、成型，在1100～1200 ℃烧结制成陶瓷介质材料。

上述步骤（3）中，干凝胶粉在900～1100 ℃煅烧0.5～6小时得到Ba_1-xBi_xTiO₃粉体。

上述步骤（5）中，在1100～1200 ℃保温 2～6h烧结制成陶瓷介质材料。

制备方法2：采用固相法制备陶瓷介质材料，包括如下步骤：

（1）按化学计量比将碳酸钡、二氧化钛和氧化铋球磨、烘干，于900～1100 ℃煅烧得到Ba_1-xBi_xTiO₃粉体；

（2）将计量的五氧化铌、三氧化钴、三氧化钕、二氧化锰、二氧化锆及Ba_1-xBi_xTiO₃粉体混合球磨得到陶瓷介质粉体；