[发明专利]一种超高介电常数钽铌酸钾陶瓷的制备方法

说明书

一种超高介电常数钽铌酸钾陶瓷的制备方法。本发明涉及功能陶瓷材料的制备领域，特别是涉及一种高介电常数钽铌酸钾陶瓷的制备方法。本发明是要解决现有钽铌酸钾陶瓷介电常数低限制了其在介电材料领域的应用的问题。方法：一、棒状钽铌酸钾粉体的制备；二、制备超高介电常数的钽铌酸钾陶瓷。本发明用于制备超高介电常数的钽铌酸钾陶瓷。

技术领域

本发明涉及功能陶瓷材料的制备领域，特别是涉及一种高介电常数钽铌酸钾陶瓷的制备方法。

背景技术

电子信息技术的飞速发展，电子器件的小型化、集成化和高容量是推动微电子产业发展的重要因素，因此高介电常数材料在微电子领域具有越来越重要的地位。当器件的形状确定时，材料的介电常数越高，电容器的比电容就越大。铁电陶瓷具有较高的介电常数，在电子行业中是制造铁电陶瓷电容器的重要电子陶瓷材料之一。但是由于传统铅基陶瓷材料含有大量铅元素，对环境和人类的健康存在严重的危害。随着人们环保意识的增强，无铅陶瓷材料的研究越来越备受关注。钽铌酸钾(KTa_1-xNb_xO₃，KTN)陶瓷是一种性能优良的无铅功能陶瓷材料。不同于别的铁电陶瓷，通过调整钽和铌的比例，能够调整钽铌酸钾陶瓷的相结构和性能。

经对现有技术的文献检索发现，焦岗成等人制备了铌酸钾钠基陶瓷{(1-x)(K_0.5Na_0.5)NbO₃-xSrTiO₃，KNN-STO}，发现当x＝0.15的时候，KNN-STO陶瓷的相对介电常数最大。在100Hz的频率下，达到2000左右。黄建洧等人利用复合添加MgTiO₃、CaTiO₃、MnO₂、Nb₂O₅、SiO₂对SrTiO₃-PbTiO₃-Bi₂O₃·3TiO₂系介质材料进行改性，制得相对介电常数为1500～2000的陶瓷电容器材料。

公开号为CN102515739A的中国专利公开了一种高介电陶瓷的制备方法，所述高介电陶瓷的主相为Ca₂CuO₃，在10⁴～10⁵Hz的频率下，其介电常数为3000～4000。

发明内容

本发明是要解决现有钽铌酸钾陶瓷介电常数低限制了其在介电材料领域的应用的问题，而提供一种超高介电常数钽铌酸钾陶瓷的制备方法。

本发明一种超高介电常数钽铌酸钾陶瓷的制备方法具体是按以下步骤进行：

一、棒状钽铌酸钾粉体的制备：将五氧化二钽和五氧化二铌加入到氢氧化钾水溶液中，磁力搅拌20min～40min后转移至水热反应釜中，在温度为160℃～190℃的条件下反应20h～30h，反应结束后自然冷却至室温，产物经蒸馏水洗涤至中性后放入真空干燥箱中，所述抽真空至0.01MPa，并在温度为60℃～85℃的条件下加热20h～30h，得到棒状钽铌酸钾纳米粉体；所述五氧化二钽和五氧化二铌的摩尔比为1:1；所述氢氧化钾水溶液的浓度为8mol/L～9mol/L；所述五氧化二铌和氢氧化钾水溶液的摩尔比为1:(60～70)；

二、将棒状钽铌酸钾纳米粉体与聚乙烯醇水溶液均匀混合，得到混合物；将混合物在10Mpa的压强下压制成直径为12mm的圆柱片；将压好的圆柱片放入马沸炉中，在温度为550℃的条件下排胶4h，然后在温度为1075～1125℃的条件下烧结2h，最后得到超高介电常数的钽铌酸钾陶瓷；所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的质量分数为5％～10％；所述聚乙烯醇水溶液与棒状钽铌酸钾纳米粉体的质量比为(1～10):100。