[发明专利]一种钛酸铋钠基无铅宽温区温度稳定型陶瓷电容器材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷电容器材料领域，具体涉及一种钛酸铋钠基无铅宽温区温度稳定型陶瓷电容器材料及其制备方法。

背景技术

信息功能陶瓷是一个涉及微电子学、材料科学、物理学、化学、电子学和力学等多学科交叉的领域，是当前发展最为迅速和活跃的一类新型无机非金属材料，前景十分广阔。20世纪固体电子学领域的一系列重大发现和发明，推动了信息电子产业的蓬勃发展，从而使人类社会开始了信息化的进程，加速了信息功能陶瓷的发展。通过信息材料科学与现代信息技术的结合，将使各类微型化、复合化、高性能化的新型片式元器件取得更大突破与进展。陶瓷电容器则作为电子信息产业的重要一员。

随着科学探索的不断深入，对电子产品的使用温度的要求也越来越苛刻，在这种条件下，陶瓷电容器材料的性能也被要求达到更高的稳定性。在特殊环境下更是要求严格，特别要求了电子设备在大大超过常温的高温下作业也具有高稳定性。因此，从材料本身去寻找拓宽陶瓷电容器材料能正常工作的温度跨度的任务已经被人们提上了日程。

用于制造陶瓷电容器的介质材料体系，主要分为钙钛矿体系、铅基钙钛矿体系以及钨青铜结构体系。其中钛酸铋钠(Bi_0.5Na_0.5TiO₃，BNT)体系作为具有高介电常数、低廉、环保等优点的体系，应用于商业化的陶瓷电容器生产。但该体系虽然介电常数极高，但居里温度较高(～320℃)，介电性能对温度的依赖性过大，尤其在跨过居里温度后，下降坡度更加的陡峭，因此，科学家对其及复合材料进行了大量研究，希望获得更加稳定的温度特性。为了进一步降低居里温度，SrTiO₃(ST)是一种典型的低居里温度(～250℃)介电材料，具有低介电损耗，而且BNT与ST同为ABO₃型的钙钛矿结构，可以实现掺杂固溶。Chenwei Cui([1]Chenwei Cui,Yongping Pu,Ziyan Gao,Jing Wan,Yisong Guo,Chiyuan Hui,Yaru Wang,Yongfei Cui,Structure,dielectric and relaxor properties in lead-free ST-NBT ceramics for high energy storage applications,Journal of Alloys and Compounds.711(2017)319-326.)等人研究了NBT-ST的性能，发现在Bi_0.5Na_0.5TiO₃中加入ST确实可以有效地降低居里温度，但是其介电性能仍然对温度的依赖性较大，不符合温度稳定性的要求。因此，必须进一步对该体系陶瓷进行复合改性，使其符合X8R，甚至X9R的温度稳定型标准，并且保持较高的介电常数和较低的介电损耗。

发明内容

本发明的目的在于服上述现有技术存在的缺陷，提供一种钛酸铋钠基无铅宽温区温度稳定型陶瓷电容器材料及其制备方法，利用本发明的方法得到的陶瓷电容器材料，不但在宽温区内具有良好的温度稳定性，而且较高的介电常数和较低的介电损耗，制备工艺简单，材料成本低，环境友好。

为达到上述目的，本发明材料的技术方案是：

所述的钛酸铋钠基无铅宽温区温度稳定型陶瓷电容器材料的化学计量式为(1-x)(Bi_0.5Na_0.5)_0.5Sr_0.5TiO₃-5wt％MgO-xKNbO₃，其中x＝0.03～0.09。

本发明制备方法采用如下技术方案：包括以下步骤：

步骤一：按照化学计量式(1-x)(Bi_0.5Na_0.5)_0.5Sr_0.5TiO₃-5wt％MgO-xKNbO₃，x＝0.03～0.09，取SrTiO₃粉体、Bi_0.5Na_0.5TiO₃粉体、MgO粉体与KNbO₃粉体混合均匀形成全配料；

步骤二：将步骤一得到的全配料进行球磨、烘干、过筛，得到过筛料；

步骤三：将步骤二得到的过筛料压制成型，然后在1240～1250℃保温3～4小时，烧结得到烧结试样；