[发明专利]一种无铅反铁电高储能密度陶瓷材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种室温高压反铁电高储能密度无铅陶瓷介质材料及其制备方法，成分以通式(BixNay)AgzTi0.98‑mO3‑mBaTiO3‑0.02SrZrO3+n(0.5MnO2‑0.3La2O3‑0.2Nb2O5)来表示，其中x、y、z、m、n表示摩尔分数，x=0.48，0.49；y=(0.46‑z)，(0.44‑z)，(0.46‑z)，(0.42‑z)；x与y分别取值x/y=0.48/(0.46‑z),0.48/(0.44‑z),0.49/(0.46‑z),0.49/(0.44‑z),0.49/(0.42‑z)；0.005≤z≤0.01；0.04≤m≤0.09；0.001≤n≤0.02。本发明采用纳米单晶颗粒BaTiO3粉体，通过两歩烧结，获得了多层芯壳结构，通过高场诱发反铁电相变，获得很高的储能密度及储能效率。本发明制备工艺简单、稳定，适合工业推广应用。本发明的陶瓷组成是一种绿色环保型储能陶瓷介质，耐压性好，损耗低，在脉冲高压电源领域具有很好的应用前景。

主权项

一种室温高压反铁电高储能密度无铅陶瓷，其特征是：组成通式为： (BixNay)AgzTi0.98‑mO3‑mBaTiO3‑0.02SrZrO3+n(0.5MnO2‑0.3La2O3‑0.2Nb2O5)其中x、y、z、m、n表示摩尔分数，x=0.48，0.49；y=(0.46‑z)，(0.44‑z)，(0.46‑z)，(0.42‑z)；x与y分别取值：x/y= 0.48/(0.46‑z),0.48/(0.44‑z),0.49/(0.46‑z),0.49/(0.44‑z),0.49/(0.42‑z)；0.005≤z≤0.01；0.04≤m≤0.09；0.001≤n≤0.02；配方中的BaTiO3采用纳米单晶颗粒粉体；所述无铅陶瓷的制备方法包括如下步骤：将电子级原料Bi2O3、Na2CO3、SrCO3、Ag2O、ZrO2和TiO2按照化学式：(BixNay)AgzTi0.98‑mO3‑0.02SrZrO3进行配料，其中x、y、z、m表示摩尔分数，x=0.48或0.49；y=(0.46‑z)，(0.44‑z)，(0.46‑z)，(0.42‑z)；x与y分别取值：x/y= 0.48/(0.46‑z), 0.48/(0.44‑z),0.49/(0.46‑z),0.49/(0.44‑z),0.49/(0.42‑z)；0.005≤z≤0.01；0.04≤m≤0.09；以无水乙醇为介质球磨24小时，干燥后在坩埚中以900℃保温2小时合成化合物(BixNay)AgzTi0.98‑mO3‑0.02SrZrO3粉末；（2）将合成的(BixNay)AgzTi0.98‑mO3‑0.02SrZrO3粉末和纳米单晶颗粒BaTiO3粉体以及MnO2、La2O3、Nb2O5粉末按照化学式：(BixNay)AgzTi0.98‑mO3‑mBaTiO3‑0.02SrZrO3+n(0.5MnO2‑0.3La2O3‑0.2Nb2O5) 进行配料，其中x、y、z、m、 n表示摩尔分数，x=0.48，0.49；y=(0.46‑z)，(0.44‑z)，(0.46‑z)，(0.42‑z)；x与y分别取值：x/y= 0.48/(0.46‑z), 0.48/(0.44‑z),0.49/(0.46‑z), 0.49/(0.44‑z), 0.49/(0.42‑z)；0.005≤z≤0.01；0.04≤m≤0.09；0.001≤n≤0.02；（3）以无水乙醇为介质二次球磨6小时，置于红外线下干燥后加入5%(重量百分比)浓度的PVA溶液造粒，压制成型圆片；（4）成型后的圆片在空气中烧结，第一步烧结温度1150‑1200℃，保温时间5分钟，第二步降温到1120℃，保温时间12小时；（5）样品加工成两面光滑、厚度约0.3mm的薄片，披银电极即成。