[发明专利]一种高介电低损耗钛酸钡基陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高介电低损耗钛酸钡基陶瓷，涉及电子材料技术领域。所述钛酸钡基陶瓷包括钛酸钡及所述钛酸钡中共掺杂的氧化铜和氧化铋；所述钛酸钡、氧化铜、氧化铋质量占比为(1‑x)：0.5x：0.5x，其中，x取值范围为0＜x≤0.7％；所述钛酸钡基陶瓷的相对密度为94.68～96.69％。本发明采用Bi₂O₃、CuO共掺杂，Bi₂O₃和CuO作为烧结助剂能有效降低BaTiO₃基陶瓷的烧结温度，节约了能耗，并获得结晶度良好，晶粒尺寸均匀的陶瓷样品。

技术领域

本发明涉及电子材料技术领域，具体涉及一种高介电低损耗钛酸钡基陶瓷及其制备方法。

背景技术

钛酸钡(BaTiO₃)是一种典型的钙钛矿型铁电材料，具有自发极化特征，其居里温度在120℃附近，其结构在居里温度以下(120℃～5℃)为铁电相，居里温度以上为顺电相。由于具有自发极化特征，该类材料具有其良好的铁电性能、介电性能。作为种性能十分优异的电子陶瓷材料，钛酸钡基材料已广泛应用于电子工业产品中，如多层陶瓷电容器、铁电存储器、压电传感器方面，有“电子陶瓷工业的支柱”的美誉，是电子陶瓷中使用最广泛的材料之一。

对于纯BaTiO₃来讲，其作为高介电材料应用到电子器件尚存一些不足之处，如工作温度稳定范围窄、耗散因子大等，限制了其在陶瓷电容器，动态存储器等电子器件领域的应用。为了改善钛酸钡的介电性能，许多金属氧化物被用作添加剂。金属氧化物掺杂往往在改善钛酸钡陶瓷介电性能方面具有显著的效果，同时也能强烈的影响其介电弛豫行为。另外，钛酸钡基陶瓷的正常烧结温度在1300℃左右，工业上对降低改性钛酸钡陶瓷的烧结温度有着强烈的能源节约需求。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述背景技术中存在的不足，提供一种高介电低损耗钛酸钡基陶瓷及其制备方法。本发明采用Bi₂O₃、CuO共掺杂，Bi₂O₃和CuO作为烧结助剂能有效降低BaTiO₃基陶瓷的烧结温度，节约了能耗，并获得结晶度良好，晶粒尺寸均匀的陶瓷样品。

本发明第一个目的是提供一种高介电低损耗钛酸钡基陶瓷，所述钛酸钡基陶瓷包括钛酸钡及所述钛酸钡中共掺杂的氧化铜和氧化铋；

所述钛酸钡、氧化铜、氧化铋质量占比为(1-x)：0.5x：0.5x，其中，x取值范围为0＜x≤0.7％；

所述钛酸钡基陶瓷的相对密度为94.68～96.69％。

优选的，所述钛酸钡基陶瓷在1kHz下的介电常数为2394～2662；所述钛酸钡基陶瓷在1kHz下的介电损耗值为0.0078～0.0135。

本发明第二个目的提供一种高介电低损耗钛酸钡基陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

将钛酸钡粉体、氧化铜粉体、氧化铋粉体均匀混合后获得混合粉体，随后向混合粉体中添加一定量的粘合剂压制成坯体，然后将坯体于1050～1150℃烧结150～200min，即得所述高介电低损耗钛酸钡基陶瓷。

优选的，所述坯体是将添加有粘合剂的混合粉体在60～100Mpa条件下，压制成直径12～15mm，厚度2～3mm的圆片坯体。

更优选的，所述混合粉体是将钛酸钡粉体、氧化铜粉体、氧化铋粉体混合后，以有机溶剂为媒介，通过机械研磨5～8h，然后将研磨的浆料于100～150℃干燥8～12h而制得；其中，所述混合粉体粒径为5～8μm。

更优选的，所述粘合剂为为含有5wt％的聚乙烯醇水溶液。

更优选的，所述有机溶剂为无水乙醇、异丙醇或丙酮。