[发明专利]一种高介电高击穿钛酸锶陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开了一种高介电高击穿钛酸锶陶瓷的制备方法，属于陶瓷材料制备技术领域。该制备方法包括：制备钛酸锶陶瓷坯体；将所述钛酸锶陶瓷坯体加热至1000～1150℃，并在1000～1150℃的温度下保温30min；对保温后的所述钛酸锶陶瓷坯体的两端施加强度为250V/cm的恒压电场，直至发生闪烧，然后控制电流密度增大至10～30mA/mmsupgt;2/supgt;并继续闪烧，30～120S后结束闪烧，即得高介电高击穿钛酸锶陶瓷。本发明提供的制备方法通过在短时间的高温预热后进行控制电压、电流密度等工艺参数的闪烧烧结，明显缩短了烧结时间并降低了烧结温度，而且在保持高致密化的情况下抑制了陶瓷的晶粒生长，实现了钛酸锶陶瓷的介电和击穿特性的提高。

技术领域

本发明属于陶瓷材料制备技术领域，尤其涉及一种高介电高击穿钛酸锶陶瓷的制备方法。

背景技术

陶瓷介质电容器作为脉冲功率系统中常见的储能元件，因其具有高功率密度、快充放电速度以及长循环寿命等优点，可以广泛应用在军事武器、航空航天、电动汽车和医疗设备等领域。但随着电子器件逐步进入小型化、微型化时代，迫切要求提高电介质材料的储能密度。

钛酸锶陶瓷作为一种典型的线性介电材料，不仅在室温下呈现顺电相，而且表现出极低的介电损耗(＜1％)、相对较高的击穿强度(＞200kV/cm)以及中等介电常数(～300)等优异的电学特性，已经在介质电容器应用方面备受关注。

但是，目前制备钛酸锶陶瓷一般都需要在高温(1350～1500℃)下进行长时间的保温(＞2h)，长时间的高温处理不仅会引起晶粒的异常生长，严重劣化陶瓷的击穿性能，进而限制储能密度的提升，而且整个制备过程较为耗能耗时，从而造成能源过度消耗和环境污染加剧等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高介电高击穿钛酸锶陶瓷的制备方法，将钛酸锶陶瓷坯体加热至1000～1150℃并保温处理30min后，施加250V/cm恒压电场直至发生闪烧，以及随后控制电流密度增大至10～30mA/mm²继续闪烧，不仅解决了目前制备钛酸锶陶瓷耗能耗时的技术问题，而且解决了陶瓷晶粒异常生长的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明实施例提供了一种高介电高击穿钛酸锶陶瓷的制备方法，包括：

制备钛酸锶陶瓷坯体；

将所述钛酸锶陶瓷坯体加热至1000～1150℃，并在1000～1150℃的温度下保温30min；

对保温后的所述钛酸锶陶瓷坯体的两端施加强度为250V/cm的恒压电场，直至发生闪烧，然后控制电流密度增大至10～30mA/mm²并继续闪烧，30～120S后结束闪烧，即得高介电高击穿钛酸锶陶瓷。

作为本发明实施例的进一步改进，所述制备钛酸锶陶瓷坯体包括：

以碳酸锶和二氧化钛为原料制备钛酸锶陶瓷粉体；

对所述钛酸锶陶瓷粉体依次进行二次球磨、二次烘干、过筛和压制，即得钛酸锶陶瓷坯体。

作为本发明实施例的进一步改进，所述制备钛酸锶陶瓷坯体还包括：

对所述钛酸锶陶瓷坯体进行冷等静压处理，所述冷等静压的压力控制为200Mpa，保压时间为3min。

作为本发明实施例的进一步改进，所述以碳酸锶和二氧化钛为原料制备钛酸锶陶瓷粉体包括：

按照钛酸锶的化学计量比称取碳酸锶和二氧化钛原料，然后将碳酸锶和二氧化钛原料与氧化锆球石、去离子水按质量比1:3:1进行混合球磨8～12h；

将球磨后的混合原料在80℃的温度下进行干燥，然后置于1200℃的温度下煅烧2h，即得钛酸锶陶瓷粉体。