[发明专利]中温烧结的无铅高压电容器介质瓷料及制备方法

说明书

本发明公开了中温烧结的无铅高压电容器介质瓷料及制备方法，由以下原料组分(重量份)制备而成：100份Sr_0.78Ca_0.20Ba_0.02TiO₃、8～20份Bi₂O₃·2TiO₂、0.05～0.35份MnCO₃、0.05～0.30份Co₂O₃、0.01～0.08份MgTiO₃、0～0.20份Al₂O₃、0～0.10份Nb₂O₅、0～0.08份HfO₂、1～2份烧结助剂；通过球磨、干燥、研磨及过筛制得。本发明主要通过改变Bi₂O₃·2TiO₂的含量来调整该电容器介质瓷料的介电常数及绝缘电阻，及选择不同掺杂改性元素改善介质瓷料的综合性能，最终获得的介质瓷料具备高介电常数、低损耗、高绝缘电阻率和很高的击穿强度。该介质瓷料实现中温烧结且不含铅，可用于制备高压多层瓷介电容器(MLCC)，具有重大的实用价值及市场价值。

技术领域

本发明涉及电子信息材料与元器件技术领域，尤其涉及中温烧结的无铅高压电容器介质瓷料及制备方法，该瓷料不含铅、符合环保要求，中温烧结因采用低钯内浆可降低多层瓷介电容器成本，适合开发单层和多层瓷介电容器。

背景技术

高压陶瓷电容器具有高击穿电压、大容量、高稳定、高储能、交流高频等优点，有隔直流和分离各种频率分量的作用，是电视机、激光器、雷达、电子显微镜、X光机及各种测试仪器的倍压电源电路、交流电断路器等高压电源和高压线路的关键元件之一，广泛应用于送电、配电系统的电力设备和处理脉冲能量的设备。

随着材料、电极和制造技术的进步，高压电容器有了长足的发展，在大功率、高压领域使用的高压电容器要求具有小型、高耐压和频率特性好等特点，因此要求使用的瓷料介电常数高、损耗低、击穿强度高、容量频率特性温度随外电场变化相对稳定等。

目前常用作高压陶瓷电容器的介质材料有三种，即钛酸钡系、钛酸锶系和反铁电介质陶瓷，其中后两种非铁电相材料体系均含铅，如钛酸锶系大多都掺杂钛酸铅以保障高介电常数、反铁电体瓷主要是锆钛酸铅体系改性。通常，钛酸钡陶瓷因其铁电体结构具有介电常数高、介电损耗偏大(1％～2％)且击穿电压低(<100kV/cm)的特点，此外还存在电致伸缩现象，因此限制了其在高压电容器领域的应用。另一种可用的高压电容器材料是二氧化钛，它具有击穿电压高(≈350kV/cm)、介电损耗低(≈0.05％)但介电常数低(≈110)，因此作为高压储能介质陶瓷其介电常数偏低。

发明内容

针对上述问题中存在的不足之处，本发明提供中温烧结的无铅高压电容器介质瓷料及制备方法，采用该瓷料可实现电容器的中温烧结，并保持高介电常数、低损耗、高绝缘电阻和很高的击穿电压等特点。

为实现上述目的，本发明提供一种中温烧结的无铅高压电容器介质瓷料，该介质瓷料由主料、副料、改性剂和烧结助剂组成，其中：

所述主料为Sr_0.78Ca_0.20Ba_0.02TiO₃；

所述副料为Bi₂O₃·2TiO₂；

所述改性剂为MnCO₃、Co₂O₃、MgTiO₃、Al₂O₃、Nb₂O₅、HfO₂中的五种或五种以上；