[发明专利]一种高介电性能钛酸锶钡、其制备方法及采用其制备的介电陶瓷

说明书

本发明公开了一种高介电性能钛酸锶钡、其制备方法及采用其制备的介电陶瓷，目的在于解决现有介电陶瓷材料，介电常数越高，耐电强度越低，且其温度稳定性和电场稳定性也越差的问题。本发明从ABO3型钙钛矿晶体结构、介电微观机制出发，优化了高介电性能钛酸锶钡陶瓷的成分设计，通过改进原料粉末的制备方法、陶瓷试样的显微组织调控与性能优化，实现了制备的原料粉末均质、细晶，具备了较高的烧结活性。本发明提供兼具高的介电常数、低的介质损耗的BST介电陶瓷及其制备方法，其制备工艺简单，成本较低，周期短，适合大批量生产，能够满足工业化应用的需求，其提供的材料能够用于高功率微波器件系统中，满足实际应用需要，具有较为广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及材料领域，尤其是高性能介电材料领域，具体为一种高介电性能钛酸锶钡、其制备方法及采用其制备的介电陶瓷。本发明属于无机材料介电陶瓷及其制备领域，其提供了一种高介电性能、低介质损耗的钛酸锶钡介电陶瓷及其制备方法，具有较高的应用价值。

背景技术

陶瓷介质材料通常可分为两类：一类是线性材料，另一类是非线性介质材料。线性介质材料具有高的耐电强度，但其介电常数较低，一般不超过300。而非线性介质材料，虽然具有高的介电常数(可以在1000以上)，但很难同时兼顾高介电常数和高的耐电强度。对于同一个陶瓷介质体系而言，往往介电常数越高，它的耐电强度越低，且其温度稳定性和电场稳定性也越差。

因此，如何在提高陶瓷介质介电常数的同时，提高耐电强度，并保持良好的温度和电场稳定性，是发展高性能陶瓷介质材料的技术关键。

为此，本发明提供一种高介电性能钛酸锶钡、其制备方法及采用其制备的介电陶瓷。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对现有的介电陶瓷材料，介电常数越高，它的耐电强度越低，且其温度稳定性和电场稳定性也越差的问题，提供一种高介电性能钛酸锶钡、其制备方法及采用其制备的介电陶瓷。本发明从ABO₃型钙钛矿晶体结构、介电微观机制出发，优化了高介电性能钛酸锶钡陶瓷的成分设计，通过改进原料粉末的制备方法、陶瓷试样的显微组织调控与性能优化，实现了制备的原料粉末均质、细晶，具备了较高的烧结活性；制备的陶瓷晶粒细、致密度高，在满足较高的介电常数的同时，具备较低的介质损耗，可应用于高功率微波器件系统，具有极好的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高介电性能钛酸锶钡，其化学分子式为：(Ba_1-aSr_a)_1-x-yCa_xBi_yZr_bTi_1-bO₃，其中0.3≤a≤0.4，0＜b≤0.05，0＜x≤0.08，0＜y≤0.1。

其常温介电常数≥4000，介质损耗≤0.5％。

前述高介电性能钛酸锶钡的制备方法，包括如下步骤：按钛酸锶钡(Ba_1-aSr_a)_1-x-yCa_xBi_yZr_bTi_1-bO₃的化学计量比，分别称取BaCO₃、SrCO₃、TiO₂、ZrO₂、CaO、Bi₂O₃原料，将称取的原料混合，得第一混合物，并向第一混合物中加入第一混合物质量5～8wt％的聚乙烯醇缩丁醛作为分散剂，得到第二混合物；将第二混合物进行湿法球磨，并将球磨后的浆料烘干后，得到第三混合物；将第三混合物在大气气氛下于1000～1250℃保温2～4小时，制得钛酸锶钡原料。