[发明专利]一种环保高压陶瓷电容器介质材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电容器材料技术领域，具体涉及一种环保高压陶瓷电容器介质材料及其制备方法。

背景技术

交流高压陶瓷电容器是指应用于高电压系统的瓷介质电容器。目前它主要应用于高电压设备如避雷器、断路器等的均压部件、激光器、高压分压器和电力传输电容器等方面。目前交流高压陶瓷电容器所使用材料中往往含有大量的铅、镉元素，铅、镉元素是一种强污染物元素，具有不可降解性，对人体和环境都会造成长期持久的伤害。

另一方面现有的陶瓷电容器介质材料在高压交流的场合应用时，容易由于发热而发生击穿破坏现象，而且对外加电场、温度、放置时间等的依赖性较大，产品的容量在实际使用状态下温度变化率不够稳定、介质损耗大，同时材料的介电常数较小，不能满足电子线路小型化的需求，因此研发新的陶瓷介质材料具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种环保高压陶瓷电容器介质材料，该介质材料不含铅镉元素，绿色环保，材料的介电常数和耐压值都有较大提高，介质损耗较低、受温度变化影响较小，该介质材料适合于制备单片陶瓷电容器和多层片式陶瓷电容器，同时本发明的制备方法其成本较低、原料易得、且工艺简明，具有较大的实用价值和良好的应用前景。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明提供了一种环保高压陶瓷电容器介质材料，包括以下重量份的原料：

钛酸钡35-45份、钛酸锶15-25份、二氧化钛5-10份、氧化铝3-6份、氧化锌2-4份、纳米碳管0.01-0.05份、二氧化锆5-8份、碳酸钙4-6份、增强粘土0.3-0.9份、稀土氧化物2-3份、辅助添加剂0.5-2份。

优选地，所述环保高压陶瓷电容器介质材料包括以下重量份的原料：

钛酸钡40份、钛酸锶20份、二氧化钛8份、氧化铝4.5份、氧化锌3份、纳米碳管0.03份、二氧化锆6.5份、增强粘土0.6份、稀土氧化物2.5份、辅助添加剂1.3份。

优选地，所述碳酸钙为轻质碳酸钙，并在280℃下高温煅烧10分钟。

优选地，所述增强粘土为铝矾土、高岭土、凹凸棒土中的一种或几种。

优选地，所述稀土氧化物为氧化镧、氧化铈、氧化镨中的一种或几种。

优选地，所述辅助添加剂为萘磺酸盐、氟硅酸钠按质量比1:1.5的混合物。

本发明还提供了一种环保高压陶瓷电容器介质材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一，将二氧化钛、氧化铝、氧化锌、纳米碳管、稀土氧化物、二氧化锆、适量的水混合加入湿式球磨机，球磨1.5-2.5小时，送入烘干机中烘干得到混合物A；

步骤二，将步骤一制得的混合物A、钛酸钡、钛酸锶、碳酸钙、增强粘土、稀土氧化物、辅助添加剂加入高速搅拌机中，在搅拌转速300-400r/min下搅拌1-3小时，送入高温烧结炉中，在惰性气体保护下，将温度升至950-980℃下烧结1-3小时，自然冷却得到烧结混合物B；

步骤三，将步骤二制得的混合料B、适量的水混合加入湿式球磨机中，球磨至直到粒度小于1μm 后，利用喷雾干燥器进行喷雾造粒，再送到成型机在25-35MPa 下压制成型，将成型坯体再送入高温烧结炉中，在惰性气体保护下，将温度升至1260-1280℃下烧结2-4小时，以8-12℃ /min的降温速率，将温度降至800-830℃，保温1-2小时，自然冷却，得到发明的环保高压陶瓷电容器介质材料。

优选地，所述一种环保高压陶瓷电容器介质材料的制备步骤为：

步骤一，将二氧化钛、氧化铝、氧化锌、纳米碳管、稀土氧化物、二氧化锆、适量的水混合加入湿式球磨机，球磨2小时，送入烘干机中烘干得到混合物A；

步骤二，将步骤一制得的混合物A、钛酸钡、钛酸锶、碳酸钙、增强粘土、稀土氧化物、辅助添加剂加入高速搅拌机中，在搅拌转速350r/min下搅拌2小时，送入高温烧结炉中，在惰性气体保护下，将温度升至960℃下烧结2小时，自然冷却得到烧结混合物B；

步骤三，将步骤二制得的混合料B、适量的水混合加入湿式球磨机中，球磨至直到粒度小于1μm 后，利用喷雾干燥器进行喷雾造粒，再送到成型机在30MPa 下压制成型，将成型坯体再送入高温烧结炉中，在惰性气体保护下，将温度升至1270℃下烧结3小时时，以10℃ /min的降温速率，将温度降至820℃，保温1.5小时，自然冷却，得到发明的环保高压陶瓷电容器介质材料。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：