具有低介电损耗巨电容率和压敏特性陶瓷材料的制造方法技术

具有低介电损耗巨电容率和压敏特性陶瓷材料的制造方法，涉及一种氧化物陶瓷的制造方法。1)以氧化铜、碳酸钙、二氧化钛为原料，按照化学计量比的氧化铜∶碳酸钙∶二氧化钛＝(3+x)∶1∶4进行称量，其中x＝0.001～0.01；再加入添加剂，在蒸馏水介质中球磨，得混合粉料；2)将步骤1)得到的混合粉料烘干过筛后，预烧；3)将步骤2)预烧后的混合粉料球磨，过筛，干燥，即得预烧粉料；4)将预烧粉料、聚乙烯醇溶液、甘油和消泡剂混合后，球磨，得悬浮性浆料；5)制作悬浮性浆料坯片；6)将步骤5)制得的悬浮性浆料坯片进行排胶处理，再烧结后，冷却，即得具有低介电损耗巨电容率和压敏特性陶瓷材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氧化物陶瓷的制造方法，尤其涉及一种。
技术介绍
随着电子信息产业的迅速发展，集成化、小型化以及高密度化成为电子元件发展的主要趋势。铜钙钛氧化物陶瓷是近年来发现的一种巨电容率材料，它在100~600K的范围内不发生结构相变，具有良好的温度稳定性和频率稳定性。此外，当外加电场强度超过一定值时，铜钙钛氧化物陶瓷表现出显著的1-V非线性特性(S Y Chung, I D Kim and S JKang, Strong nonlinear current-voltage behavior in perovskite derivative calciumcopper titanate [J].Nature Materials, 2004, 3:774-778),这些性质使其在电子工业领域具有广泛的应用前景。不同的实验过程、试验方法和制备工艺对铜钙钛氧化物陶瓷材料的介电性能有着显著的影响。目前文献中报道的铜钙钛氧化物陶瓷的制备过程中，主要是采用干压成型，虽然铜钙钛氧化物陶瓷具有较大的电容率(3000~IO5)，但是铜钙钛氧化物陶瓷的介电损耗通常高达 0.3 ~0.6 (Jo, Soo Kyong, Han, Young H0.Sintering behavior and dielectricproperties of polycrystalline CaCu3Ti4O12.J Mater Sci:Mater Electron (2009) 20:680-686 ;倪维庆，俞建长，郑兴华，梁炳亮.烧成工艺对CaCu3Ti4O12陶瓷介电性能的影响[J]，电子元件与材料，2006，10(10):26-29);李洁等人在中国专利200710009111.9中，利用冷等静压成型工艺 ，将铜钙钛氧化物陶瓷的介电损耗在室温IkHz条件下降至0.026，但电容率却降至3000左右；郑茜等人在中国专利CN102173781A中，采用流延法制备铜钙钛氧化物陶瓷薄片，并采用两步法烧结工艺，虽然获得铜钙钛氧化物陶瓷的介电损耗为D^0.03，但是电容率却降低到ε r ^ IO40
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有方法制备的铜钙钛氧化物陶瓷介电损耗高或者电容率低缺点，提供一种。本专利技术包括以下步骤:I)以氧化铜、碳酸钙、二氧化钛为原料，按照化学计量比的氧化铜:碳酸钙:二氧化钛=(3+x): I: 4进行称量,其中x = 0.001~0.01 ;再加入添加剂,在蒸懼水介质中球磨，得混合粉料；2)将步骤I)得到的混合粉料烘干过筛后，预烧；3)将步骤2)预烧后的混合粉料球磨，过筛，干燥，即得预烧粉料；4)将预烧粉料、聚乙烯醇溶液、甘油和消泡剂混合后，球磨，得悬浮性浆料；5)制作悬浮性浆料坯片；6)将步骤5)制得的悬浮性浆料坯片进行排胶处理，再烧结后，冷却，即得具有低介电损耗巨电容率和压敏特性陶瓷材料。在步骤I)中，所述添加剂可选自二氧化锰或氧化锌等，添加剂的加入量按质量百分比可为原料总质量的0.005%~0.01%。在步骤2)中，所述预烧的温度可为850~1000°C，预烧的时间可为2~3h。在步骤3)中，所述过筛可过80目筛网。在步骤4)中，所述预烧粉料、聚乙烯醇溶液、甘油和消泡剂的质量比可为(40~50): (35~45): (3~15): (I~10);所述聚乙烯醇溶液可采用质量百分浓度为5%的聚乙烯醇溶液；所述消泡剂可采用乳化硅油消泡剂、聚醚改性硅油消泡剂等中的一种；所述消泡剂优选海名斯特殊化学品公司(ELEMENTIS SPECIALTIES)生产的Defom W-086消泡剂；所述球磨的条件可在球磨罐中球磨5~12h,转速可为250~300r/min。在步骤5)中，所述制作悬浮性浆料坯片的方法可为:将干压成型的坯片浸涂由步骤4)制得的悬浮性浆料，或将悬浮性浆料在玻璃板上浇注成薄片状膜片，晾干后得悬浮性浆料坯片。在步骤6)中，所述排胶处理的方法可为把制得的悬浮性浆料坯片放入高温电炉，按3°C /min升温至600°C保温2h进行排胶处理；所述烧结的方法可为以2V /min升至1000~1100°C烧结保温5~10h。本专利技术具有以下优点:提供了一种，采用固相法 工艺，通过在原有化学计量比的情况下，过量添加氧化铜，并配制浆料；采用在干净光滑玻璃板上浇注成薄片状膜片或将干压成型的坯片浸涂制得浆料的制造工艺，并在高温下烧结成瓷。在保持铜钙钛氧化物陶瓷高电容率(电容率达到IO5数量级)的同时，降低其介电损耗(降至0.02附近)，制备出低介电损耗巨电容率有压敏特性陶瓷材料，改善了该铜钙钛氧化物陶瓷材料的介电性能，充分运用了固相法制备工艺简单、可重复性高、成品率高等优点，易于实现大批量的工业化生产。本专利技术采用将干压成型制备的坯片浸涂过量铜氧化物浆料，或者采用其液态浆料浇注后烘干制备待烧坯片，然后对其进行烧结获得具有低介电损耗巨电容率有压敏特性的一类氧化物陶瓷材料。本专利技术通过在铜钙钛氧化物原有化学计量比的基础上，过量添加氧化铜，在保持铜钙钛氧化物陶瓷材料高电容率(电容率达到IO5数量级)的同时，明显降低其介电损耗(降至0.02附近)，完善该陶瓷材料的介电性能，并具有电压-电流非线性的压敏特性(α & 3)。【附图说明】图1为不同过量氧化铜添加时铜钙钛氧化物陶瓷的介电频谱。图2为不同烧结温度下过量添加氧化铜(X = 0.002)的铜钙钛氧化物陶瓷介电频-1'TfeP曰。【具体实施方式】以下实施例将结合附图对本专利技术作进一步的说明。实施例1:采用固相法制备铜钙钛氧化物陶瓷(CaCu3+xTi4012)，其中的铜元素微量超出其化学计量比X = 0.002的陶瓷材料。首先将纯度为99.0%的主要原料按照化学计量比的氧化铜:碳酸钙:二氧化钛=(3+0.002): I: 4进行称量，并混合主要原料总质量的质量比为0.005%的二氧化锰作为微量添加剂，放入尼龙球磨罐中，以蒸馏水为球磨介质，使用行星球磨机以300r/min球磨4h，然后将烘干后的粉料置于马弗炉中，以3°C /min升温速率从室温升至930°C预烧并保温2h ;预烧后再进行球磨，过80目筛网、干燥，得到预烧粉料；采用的消泡剂为海名斯特殊化学品公司(ELEMENTIS SPECIALTIES)的Defom W-086，按照预烧粉料:5%的聚乙烯醇溶液:甘油:消泡剂=50: 40: 7: 3的比例加入到球磨罐中球磨10h，转速300r/min后，制得一定粘度的悬浮性浆料；用干压成型后圆形坯片浸涂该浆料后，经自然晾干后得到圆片状坯体；再把坯体在马弗炉中于空气气氛下以3°C /min升温速率从室温升至600°C保温2h进行排胶处理，排胶处理后的样品继续以2V /min升温至1080°C后保温10h，然后随炉冷却至室温，获得陶瓷体；表面打磨，制作Ag电极，进行介电性能测试，室温下IkHz测量时获得陶瓷性能:电容率ε r = 91536，介电损耗D = 0.021，非线性压敏系数α = 3.8。实施例2:采用固相法制备铜钙钛氧化物陶瓷。首先将纯度为99.0 %的主要原料按照化学计量比的氧化铜:碳酸钙:二氧化钛=(3+0.002): I: 4进行称量，并混合主要原料总质本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有低介电损耗巨电容率和压敏特性陶瓷材料的制造方法，其特征在于包括以下步骤：1)以氧化铜、碳酸钙、二氧化钛为原料，按照化学计量比的氧化铜∶碳酸钙∶二氧化钛＝(3+x)∶1∶4进行称量，其中x＝0.001～0.01；再加入添加剂，在蒸馏水介质中球磨，得混合粉料；2)将步骤1)得到的混合粉料烘干过筛后，预烧；3)将步骤2)预烧后的混合粉料球磨，过筛，干燥，即得预烧粉料；4)将预烧粉料、聚乙烯醇溶液、甘油和消泡剂混合后，球磨，得悬浮性浆料；5)制作悬浮性浆料坯片；6)将步骤5)制得的悬浮性浆料坯片进行排胶处理，再烧结后，冷却，即得具有低介电损耗巨电容率和压敏特性陶瓷材料。

【技术特征摘要】
1.具有低介电损耗巨电容率和压敏特性陶瓷材料的制造方法，其特征在于包括以下步骤: 1)以氧化铜、碳酸钙、二氧化钛为原料，按照化学计量比的氧化铜:碳酸钙:二氧化钛=(3+X): 1: 4进行称量,其中X = 0.0Ol~0.01 ;再加入添加剂,在蒸懼水介质中球磨，得混合粉料； 2)将步骤1)得到的混合粉料烘干过筛后，预烧； 3)将步骤2)预烧后的混合粉料球磨，过筛，干燥，即得预烧粉料； 4)将预烧粉料、聚乙烯醇溶液、甘油和消泡剂混合后，球磨，得悬浮性浆料； 5)制作悬浮性浆料坯片； 6)将步骤5)制得的悬浮性浆料坯片进行排胶处理，再烧结后，冷却，即得具有低介电损耗巨电容率和压敏特性陶瓷材料。2.如权利要求1所述具有低介电损耗巨电容率和压敏特性陶瓷材料的制造方法，其特征在于在步骤1)中，所述添加剂选自二氧化锰或氧化锌。3.如权利要求1所述具有低介电损耗巨电容率和压敏特性陶瓷材料的制造方法，其特征在于在步骤1)中，所述添加剂的加入量按质量百分比可为原料总质量的0.005%~0.01%。4.如权利要求1所述具有低介电损耗巨电容率和压敏特性陶瓷材料的制造方法，其特征在于在步骤2)中，所述预烧的温度为850~1000°C，预烧的时间为2~3h。5.如权利要求1所述具有低介电损耗巨电容率和压敏特性陶瓷材料的制造方法，其特征在于在步骤3)中，所述过筛是过80目筛网。6.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊兆贤，李伟，薛昊，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建;35