碳酸錳摻雜高溫穩(wěn)定型鈦酸鋇基介質(zhì)材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳酸錳摻雜高溫穩(wěn)定型鈦酸鋇基介質(zhì)材料的制備方法，先將Na2CO3、Bi2O3、TiO2按摩爾百分比1:1:4配料，煅燒后制得Na0.5Bi0.5TiO3固體顆粒；再將Na0.5Bi0.5TiO3，BaTiO3，Nb2O5按質(zhì)量比1：6.2：0.17配料，于1000℃預(yù)燒，制得熔塊；再外加質(zhì)量百分比為5%的玻璃粉及質(zhì)量百分比為4～4.5%的碳酸錳，球磨后烘干；再經(jīng)過造粒、成型、排蠟后，于1130～1160℃燒結(jié)，制得碳酸錳摻雜高溫穩(wěn)定型鈦酸鋇基介質(zhì)材料。本發(fā)明獲得的粉體組分均一，過程無(wú)污染；介電常數(shù)εr≥900，在100℃～310℃范圍內(nèi)電容量變化率ΔC/C100℃≤±15%。
【專利說(shuō)明】碳酸錳摻雜高溫穩(wěn)定型鈦酸鋇基介質(zhì)材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種以成分為特征的陶瓷組合物，特別涉及一種MnCO3摻雜高溫度穩(wěn)定型BaTiO3基介質(zhì)材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著多種移動(dòng)電子設(shè)備諸如筆記本電腦、移動(dòng)電話、數(shù)碼相機(jī)、汽車電子等的高速發(fā)展，片式電子元器件逐步取代了傳統(tǒng)引線型電子元件。片式多層陶瓷電容器(MLCC)是目前生產(chǎn)量、銷售量最大的片式元器件，它是將電極材料和陶瓷坯體以多層交替并聯(lián)疊合起來(lái)，并同時(shí)燒成一個(gè)整體。
[0003]近年來(lái)，MLCC用介質(zhì)材料的發(fā)展趨勢(shì)一直是改善其綜合性能，在保證其高可靠性的前提下，擴(kuò)展其使用溫度范圍，先后出現(xiàn)滿足EIA (Electronic Industries Associate,國(guó)際電子工業(yè)協(xié)會(huì))X7R (工作溫度范圍為-55~125°C)、X8R (工作溫度范圍為-55~150°C)、X9R (工作溫度范圍為-55~200°C)標(biāo)準(zhǔn)的介質(zhì)材料。然而，在航空航天、地質(zhì)勘探、汽車電子等領(lǐng)域 ，MLCC的使用環(huán)境更加苛刻。在某些領(lǐng)域，特定溫度段使用的介質(zhì)材料的研究也具有意義。
[0004]本發(fā)明提供的碳酸猛摻雜BaTiO3基介質(zhì)體系具有優(yōu)異的介電性能(ε r ^ 900,AC/C100°C^ ±15%，100°〇~310°0，其燒結(jié)溫度1130°C~1160°C，是一種很有前景的高溫穩(wěn)定型多層陶瓷電容器介質(zhì)材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的，為適應(yīng)在更加苛刻的溫度環(huán)境下使用，提供一種容量變化率較小、工作溫度范圍較寬的高溫穩(wěn)定型(100°c -310°C)陶瓷電容器介質(zhì)材料的制備方法。
[0006]本發(fā)明通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0007]一種碳酸錳摻雜高溫穩(wěn)定型鈦酸鋇基介質(zhì)材料的制備方法，步驟如下:
[0008](I)將Na2C03、Bi203、Ti02按摩爾百分比1: 1:4配料，與去離子水混合球磨4h后烘干，于800°C煅燒，制得Naa5Bia5TiO3固體顆粒；
[0009](2)將Naa5Bia5TiO3,BaTiO3,Nb2O5按質(zhì)量比1:6.2:0.17配料，與去離子水混合球磨4h后烘干，于1000°C預(yù)燒，制得熔塊；
[0010](3)向步驟(2)預(yù)燒所得熔塊中外加質(zhì)量百分比為5%的玻璃粉，及質(zhì)量百分比為4~4.5%的碳酸錳，于去離子水中球磨2h，烘干；
[0011](4)在步驟(3)烘干后的粉料中外加質(zhì)量百分比為5~8%的石蠟造粒，然后過1000孔/cm3分樣篩，再壓制成生坯，成型壓力6~IOMPa ；
[0012](5)將步驟(4)制得的生坯使用埋料的方式燒結(jié)，先經(jīng)3~4h升溫至550°C排蠟，再經(jīng)過I~3h升至1130~1160°C燒結(jié)，保溫lh，制得碳酸錳摻雜高溫穩(wěn)定型鈦酸鋇基介質(zhì)材料。
[0013]所述步驟(1)、(2),(3)均使用QM-3SP4行星式球磨機(jī)進(jìn)行球磨，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘。
[0014] 所述步驟(3)的玻璃粉組成及其質(zhì)量百分比含量為:20%Bi203、30%Pb304、30%Ti02、20%H3B03。
[0015]所述步驟(4)采用769YP-24B型粉末壓片機(jī)進(jìn)行壓制成型，使用Φ20模具。
[0016]所述步驟(5)的燒結(jié)溫度為1140°C。
[0017]本發(fā)明提供的碳酸錳摻雜BaTiO3基介質(zhì)材料的制備方法，其燒結(jié)溫度為:1130~1160°C，材料介電常數(shù)≥900，在100°C~310°C范圍內(nèi)電容量變化率AC/CiciciOS ±15%。是一種高溫穩(wěn)定型多層陶瓷電容器介質(zhì)材料。此外，該制備工藝獲得粉體的組分均一，過程無(wú)污染。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明所用原料均采用分析純?cè)希唧w實(shí)施例如下。
[0019]實(shí)施例1:
[0020]先將似20)3、81203、1102按質(zhì)摩爾百分比1:1:4配料，與去離子水混合球磨，使用QM-3SP4行星式球磨機(jī)(球磨機(jī)轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘)球磨4h后烘干并于800°C預(yù)燒，制得Naa5Bia5TiO3 固體顆粒 JfNaa5Bia5TiO3, BaTiO3, Nb2O5 按質(zhì)量比 I:6.2:0.17 配料，與去離子水混合球磨，使用QM-3SP4行星式球磨機(jī)(球磨機(jī)轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘)球磨4h后烘干并于1000°C預(yù)燒；向預(yù)燒所得熔塊中外加質(zhì)量百分比5%的玻璃粉(玻璃粉組成及質(zhì)量百分比含量為:20%Bi203、30%Pb304、30%Ti02、20%H3B03)，質(zhì)量百分比4%的碳酸錳，于去離子水中混合球磨，使用QM-3SP4行星式球磨機(jī)(球磨機(jī)轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘)球磨2h，烘干。再將所得烘干粉料中加入質(zhì)量百分比為5%的石蠟造粒，然后過1000孔/cm3分樣篩，使用Φ20模具，于769YP-24B型粉末壓片機(jī)上壓制成生坯，成型壓力6MPa。燒結(jié)時(shí)先經(jīng)3h升溫至550°C排蠟，再經(jīng)過1.5h升至1130°C燒結(jié)，保溫lh，制得碳酸錳摻雜高溫穩(wěn)定型鈦酸鋇基介質(zhì)材料。然后，再將所得制品的上下表面均勻涂覆銀漿，經(jīng)840°C燒滲制備電極，制得寬工作溫度范圍的陶瓷電容器。
[0021]實(shí)施例2:
[0022]先將似20)3、81203、1102按質(zhì)摩爾百分比1:1:4配料，與去離子水混合球磨，使用QM-3SP4行星式球磨機(jī)(球磨機(jī)轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘)球磨4h后烘干并于800°C預(yù)燒，制得Naa5Bia5TiO3 固體顆粒 JfNaa5Bia5TiO3, BaTiO3, Nb2O5 按質(zhì)量比 I:6.2:0.17 配料，與去離子水混合球磨，使用QM-3SP4行星式球磨機(jī)(球磨機(jī)轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘)球磨4h后烘干并于1000°C預(yù)燒；向預(yù)燒所得熔塊中外加質(zhì)量百分比5%的玻璃粉(玻璃粉組成及質(zhì)量百分比含量為:20%Bi203、30%Pb304、30%Ti02、20%H3B03)，質(zhì)量百分比4.3%的碳酸錳，于去離子水中混合球磨，使用QM-3SP4行星式球磨機(jī)(球磨機(jī)轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘)球磨2h，烘干。再將所得烘干粉料中加入質(zhì)量百分比為5%的石蠟造粒，然后過1000孔/cm3分樣篩，使用Φ 20模具，于769YP-24B型粉末壓片機(jī)上壓制成生坯，成型壓力6MPa。燒結(jié)時(shí)先經(jīng)3h升溫至550°C排蠟，再經(jīng)過1.5h升至1140°C燒結(jié)，保溫lh，制得碳酸錳摻雜高溫穩(wěn)定型鈦酸鋇基介質(zhì)材料。然后，再將所得制品的上下表面均勻涂覆銀漿，經(jīng)840°C燒滲制備電極，制得寬工作溫度范圍的陶瓷電容器。
[0023]實(shí)施例3[0024]先將似20)3、81203、1102按質(zhì)摩爾百分比1:1:4配料，與去離子水混合球磨，使用QM-3SP4行星式球磨機(jī)(球磨機(jī)轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘)球磨4h后烘干并于800°C預(yù)燒，制得Naa5Bia5TiO3 固體顆粒 JfNaa5Bia5TiO3, BaTiO3, Nb2O5 按質(zhì)量比 I:6.2:0.17 配料，與去離子水混合球磨，使用QM-3SP4行星式球磨機(jī)(球磨機(jī)轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘)球磨4h后烘干并于1000°C預(yù)燒；向預(yù)燒所得熔塊中外加質(zhì)量百分比5%的玻璃粉(玻璃粉組成及質(zhì)量百分比含量為:20%Bi203、30%Pb304、30%Ti02、20%H3B03)，質(zhì)量百分比4.5%的碳酸錳，于去離子水中混合球磨，使用QM-3SP4行星式球磨機(jī)(球磨機(jī)轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘)球磨2h，烘干。再將所得烘干粉料中加入質(zhì)量百分比為5%的石蠟造粒，然后過1000孔/cm3分樣篩，使用Φ 20模具，于769YP-24B型粉末壓片機(jī)上壓制成生坯，成型壓力6MPa。燒結(jié)時(shí)先經(jīng)3h升溫至550°C排蠟，再經(jīng)過1.5h升至1160°C燒結(jié)，保溫lh，制得碳酸錳摻雜高溫穩(wěn)定型鈦酸鋇基介質(zhì)材料。然后，再將所得制品的上下表面均勻涂覆銀漿，經(jīng)840°C燒滲制備電極，制得寬工作溫度范圍的陶瓷電容器。
[0025]本發(fā)明測(cè)試方法和檢測(cè)設(shè)備如下:(交流測(cè)試信號(hào):頻率為1kHz，電壓為IV)。
[0026]( I)介電常數(shù)和損耗的測(cè)試
[0027]使用HEWLETT PACKARD4278A型電容量測(cè)試儀測(cè)試樣品的電容量C和損耗tan δ，
并換算出樣品的介電常數(shù)。對(duì)于圓片電容器，換算關(guān)系如下:
【權(quán)利要求】
1.一種碳酸錳摻雜高溫穩(wěn)定型鈦酸鋇基介質(zhì)材料的制備方法，步驟如下: (1)將Na2C03、Bi2O3'TiO2按摩爾百分比1: 1:4配料，與去離子水混合球磨4h后烘干，于800°C煅燒，制得Naa5Bia5TiO3固體顆粒； (2)將Naa5Bia5TiO3,BaTiO3, Nb2O5按質(zhì)量比I:6.2:0.17配料，與去離子水混合球磨4h后烘干，于1000°C預(yù)燒，制得熔塊； (3)向步驟(2)預(yù)燒所得熔塊中外加質(zhì)量百分比為5%的玻璃粉，及質(zhì)量百分比為4~4.5%的碳酸錳，于去離子水中球磨2h，烘干； (4)在步驟(3)烘干后的粉料中外加質(zhì)量百分比為5~8%的石蠟造粒，然后過1000孔/cm3分樣篩，再壓制成生坯，成型壓力6~IOMPa ； (5)將步驟(4)制得的生坯使用埋料的方式燒結(jié)，先經(jīng)3~4h升溫至550°C排蠟，再經(jīng)過I~3h升至1130~1160°C燒結(jié)，保溫lh，制得碳酸錳摻雜高溫穩(wěn)定型鈦酸鋇基介質(zhì)材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳酸錳摻雜高溫穩(wěn)定型鈦酸鋇基介質(zhì)材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)、(2)、(3)均使用QM-3SP4行星式球磨機(jī)進(jìn)行球磨，球磨機(jī)轉(zhuǎn)速400轉(zhuǎn)/分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳酸錳摻雜高溫穩(wěn)定型鈦酸鋇基介質(zhì)材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3 )的玻璃粉組成及其質(zhì)量百分比含量為:20%Bi203、30%Pb304、30%TiO2、20%Η3Β03。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳酸錳摻雜高溫穩(wěn)定型鈦酸鋇基介質(zhì)材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)采用769ΥΡ-24Β型粉末壓片機(jī)進(jìn)行壓制成型，使用Φ20模具。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳酸錳摻雜高溫穩(wěn)定型鈦酸鋇基介質(zhì)材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(5)的燒結(jié)溫度為1140°C。
【文檔編號(hào)】C04B35/622GK103936410SQ201410133060
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】李玲霞, 陳俊曉, 張寧, 柳亞然, 高正東, 于經(jīng)洋 申請(qǐng)人:天津大學(xué)