[发明专利]一种双层锆钛酸钡基陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开了一种双层锆钛酸钡基陶瓷的制备方法，先将BaCO₃、ZrO₂、TiO₂和Nb₂O₅，按照BaZr_0.2Ti_0.8O₃+0.2mol％Nb₂O₅的化学计量比制备Nb⁵⁺离子掺杂锆钛酸钡原料；再将BaCO₃、Bi₂O₃、ZrO₂和TiO₂按照Ba_0.9988Bi_0.0008Zr_0.2Ti_0.8O₃的化学计量比制备Bi³⁺离子掺杂锆钛酸钡的原料；再分别经过一次球磨、预烧、二次球磨、过筛；再先将Nb⁵⁺离子掺杂锆钛酸钡粉料放入模具中并抚平，然后再将Bi³⁺离子掺杂锆钛酸钡粉料放入模具中并抚平，压制成型为陶瓷生坯，Nb⁵⁺离子掺杂与Bi³⁺离子掺杂粉料的质量比为1:0.5～1:2；坯体经过排胶后1200～1300℃烧结，制得双层锆钛酸钡基陶瓷。本发明介电常数＞15000@1kHz，介电损耗＜0.2@1kHz，工艺流程简单，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，具体涉及一种双层锆钛酸钡基陶瓷的制备方法。

背景技术

在电子工业领域，陶瓷电容器具有举足轻重的地位，其在耐高温、耐腐蚀、抗辐射等方面具有很大优势，并且介电常数较高，广泛应用于通讯设备、家用电器、仪器仪表、武器装备等军事和民用领域。随着集成电路的快速发展，陶瓷电容器朝着小型化、大容量、低损耗方向发展，铅基钙钛矿结构介质材料具有良好的介电性能，但其含有易挥发、毒性的铅元素，为走可持续发展道路，各国逐步实施了电子陶瓷的无铅化管制。

无铅锆钛酸钡基陶瓷材料是Zr⁴⁺离子部分取代钛酸钡中Ti⁴⁺离子后形成的固溶体，随着Zr⁴⁺离子含量的变化，居里温度向室温方向移动，同时伴随介电性能的改善。研究表明Nb⁵⁺离子掺杂取代Ti⁴⁺离子，其作为施主掺杂，当添加量较低时补偿机制为自由电子补偿，造成材料内部半导化，介电常数增大，但同时带来介电损耗的升高。为兼具较高介电常数和较低介电损耗，采用低损耗的Bi³⁺离子掺杂锆钛酸钡材料与高介电常数的Nb⁵⁺离子掺杂锆钛酸钡材料复合，制成一种双层陶瓷结构，将两者的优势进行融合。

发明内容

本发明的目的，在现有技术的基础上，为兼具较高介电常数和较低介电损耗，采用低损耗的Bi³⁺离子掺杂锆钛酸钡材料与高介电常数的Nb⁵⁺离子掺杂锆钛酸钡材料复合，将两者的优势进行融合，提供一种双层锆钛酸钡基陶瓷的制备方法。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种双层锆钛酸钡基陶瓷的制备方法，具体步骤如下：

(1)配料

制备Nb⁵⁺离子掺杂锆钛酸钡的原料为BaCO₃、ZrO₂、TiO₂和Nb₂O₅，四种原料按照BaZr_0.2Ti_0.8O₃+0.2mol％Nb₂O₅的化学计量比进行混合配料；