[发明专利]一种施受主共掺高介电常数低损耗电介质材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种施受主共掺高介电常数低损耗电介质材料的制备方法，先按摩尔比BaTiO₃：Nb₂O₅：MnO₂＝100：0.5：2进行配料，经球磨、烘干、过筛、造粒后压制成坯体；坯体排胶后于1300～1325℃烧结，保温2h，制成高介电常数低损耗电介质材料。本发明通过调节烧结温度，使得材料性能达到了介电常数ε_25℃～3217，介电损耗tanσ～0.0069，绝缘电阻率ρ_ν～2.15×10¹²Ω·cm。

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，具体涉及一种具有较高绝缘电阻率、低损耗、较高介电常数的钛酸钡基电介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

陶瓷电容器是以电介质材料为陶瓷的电容器，根据陶瓷材料不同，可以分为低频陶瓷材料和高频陶瓷材料，近年来，陶瓷材料在各个方面都广泛运用，以电容为例，陶瓷材料可用于制造片式多层陶瓷电容器(Multilayer Ceramic Capacitors，MLCC)、微组装单层陶瓷电容器(Single Layer Capacitor)以及瓷片电容器等，随着科技的不断进步，对电容器小型化，高性能化的要求不断提高，因此在原材料方面以及制备工艺方面，就要求对陶瓷材料的介电性能不断优化。

目前高介电常数的电容器瓷料在小型化方面具有广泛的应用，在获得高介电常数的同时还应满足低损耗的要求，这就对材料的研发造成一定的难度。中国发明专利公开号CN1136027A公开了一种“温度稳定复相铁电陶瓷及其制备工艺”，该发明通过配方调整使得介电常数达到3400，损耗低于2％，然而其添加的Pb元素对环境造成不可估量的后果，无法实现应用。

发明内容

本发明的目的，提供一种在空气下烧结兼具高介电常数和超低损耗的钛酸钡基电介质材料及其制备方法，以期望开发出能满足小型化MLCC制备与应用要求的材料。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种施受主共掺高介电常数低损耗电介质材料的制备方法，具体步骤如下：

(1)按摩尔比BaTiO₃：Nb₂O₅：MnO₂或MnCO₃＝100：0.5：2进行配料，在去离子水中混合球磨4小时后于120℃烘干，并过40目分样筛；

(2)造粒：将步骤(1)过筛后的粉料，添加7wt％石蜡作为粘结剂，过80目筛进行造粒，再用粉末压片机压制成坯体；

(3)排胶：将步骤(2)的坯体由室温经3.5h升温至550℃排胶，并保温2h；

(4)烧结：将步骤(3)排胶后的坯体放入马弗炉内进行烧结，烧结温度为1300～1325℃，保温2h，制成施受主共掺高介电常数低损耗电介质材料。

所述步骤(2)的坯体为Ф10×1.0～2.0mm的圆片坯体。

所述步骤(4)排胶后的坯体再经5℃/min升温速率至1000℃，再以2℃/min升温速率至1300～1325℃烧结。

所述步骤(4)烧结温度为1300℃。

本发明的有益效果如下：

1.原料使用受主元素Mn²⁺有效束缚住大量电子，形成“钉扎效应”，从而保证电介质具有较高介电常数。

2.使用Nb⁵⁺对BaTiO₃材料的温度性能进行改善，并且提供大量施主电子。