[发明专利]一种非铁电体和铁电体复合的钛酸盐温度稳定型高介电陶瓷

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合钛酸盐高介电无铅陶瓷，具体涉及一种非铁电体和铁电体复合的钛酸盐温度稳定型高介电陶瓷，该类陶瓷具有较高的介电常数，温度稳定性良好，损耗较低，属于钙钛矿结构环境协调型电子陶瓷领域。

背景技术

介电陶瓷材料被广泛地应用于通信、家电、航空、汽车和计算机等诸多领域，是一种极为重要的功能陶瓷材料。某些领域如汽车、航空、空天技术等特殊用介电陶瓷元器件需要在高温等极端条件下工作，因此要求介电陶瓷不仅要有较高的介电常数，还要求有良好的温度稳定性。传统的介电陶瓷大多为铁电陶瓷和弛豫型铁电陶瓷，这类陶瓷的介电常数温度系数通常较大，因此难以满足上述等特殊领域的需求。比如文献“Huichun Yu and Zuo-Guang Ye，JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 103，034114(2008)报道了一种BaTiO₃基介电陶瓷，该种陶瓷虽然介电常数较高，但是在50到200℃之间存在着一个尖锐的铁电相变点，因此材料的介电温度稳定性变差。

同时现在大规模使用的介电陶瓷如PbMg_1/3Nb_2/3O₃基和Pb(Zr，Ti)O₃基含有有毒铅元素。含铅陶瓷在生产，废弃以及回收过程中会给自然环境带来极大的危害。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种非铁电体和铁电体复合的钛酸盐温度稳定型高介电陶瓷，是一种非铅基的非铁电体和铁电体复合的具有良好介电温度稳定性、低损耗、高介电常数陶瓷。

技术方案

一种非铁电体和铁电体复合的钛酸盐温度稳定型高介电陶瓷，其特征在于：化学通式为(1-x)Sr_0.2Bi_0.7TiO₃-xBi_0.5Na_0.5TiO₃+y％MnO₂，式中：x为Bi_0.5Na_0.5TiO₃的摩尔含量，y为MnO₂质量分数，其数值的选择范围为0.4≤x≤0.8，0≤y≤5；制备步骤如下：

步骤1：将分析纯Na₂CO₃、SrCO₃、Bi₂O₃、TiO₂、MnO₂按化学计量比为(1-x)Sr_0.2Bi_0.7TiO₃-xBi_0.5Na_0.5TiO₃+y％MnO₂配料，其中：0.4≤x≤0.8，0≤y≤5；

步骤2：将配好的料放入球磨罐中按氧化锆球∶配好的料∶酒精的体积比为4∶1∶2的比例混合球磨，球磨时间为8～12小时；

步骤3：将混合好的料烘干后压块，在800～900℃温度下煅烧5小时，取出煅烧的料打碎后，再球磨8～12小时；

步骤4：将粉料预压成直径为12mm，厚度为1.5mm的圆片，然后在200MPa的等静压压力下压结成型；

步骤5：将成型后的圆片在1100～1170℃下保温2小时，得到非铁电体和铁电体复合的钛酸盐温度稳定型高介电陶瓷。

有益效果

本发明提出的一种非铁电体和铁电体复合的钛酸盐温度稳定型高介电陶瓷，是一种二元系介电陶瓷具有优良的介电温度稳定性能、较高的介电常数以及较低的介电损耗：介电常数ε₃₃/ε₀为1500～2500(1KHz)，介电损耗tanδ为0.01～0.06(1KHz)。

本发明通过铁电陶瓷和非铁电陶瓷的复合，以传统的固相烧结方法，低廉的价格成本成功地制备出高介电性能的复合钛酸盐温度稳定型介电陶瓷，因此本发明的高介电陶瓷适合工业化推广和大规模生产。

附图说明

图1是实施例中0.60Sr_0.2Bi_0.7TiO₃-0.40Bi_0.5Na_0.5TiO₃陶瓷样品在不同频率下的介电温谱图；