本发明专利技术公开了一种中温烧结多层陶瓷电容器介质材料，以BaTiO3粉体为基料，在此基础上，外加质量百分比为0.3～0.6％的Na0.5Bi0.5TiO3；0.6～1.5％的(NiO)1-x(NbO2.5)x，其中x＝0.6～0.8；1.0～3.0％的CaZrO3及4～7％的玻璃助熔剂；所述Na0.5Bi0.5TiO3，是将Na2CO3、Bi2O3和TiO2按摩尔量比为1:1:4合成。本发明专利技术通过钛酸铋钠及玻璃助熔剂的添加，可有效促进烧结过程中的传质，从而降低了烧结温度，实现了低于1150℃的中温烧结；具有优良的介电性能：在-55℃～150℃温区内，电容量变化率在±12％以内，且具有较高的室温介电常数(～2700)。
【技术实现步骤摘要】
一种中温烧结多层陶瓷电容器介质材料
本专利技术属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，具体涉及一种中温烧结且具有优异温度稳定性的X8R型多层陶瓷电容器介质材料及其制备方法
技术介绍
片式多层陶瓷电容器(Multilayer Ceramic Capacitor,简称MLCC)作为基础电子元器件，除在智能手机、平板电脑、广播电视、移动通信、家用计算机、家用电器、测量仪器、医疗设备等民用产品及消费电子中普遍使用外，在航空航天、坦克电子、军用移动通讯、武器弹头控制和军事信号监控等军用电子设备以及石油勘探等行业都具有相当广泛的应用。钛酸钡(BaTiO3)基温度稳定型MLCC用介质材料因其对环境无害，一直是研究的热点，目前使用最多的是EIA X7R(-55°C~125°C，AC/C25r≤±15% )介质材料。随着MLCC的飞速发展，对MLCC用介质材料的研究提出了更高的要求，即在更高温度环境中依然保持稳定的介电性能，如在夏天，汽车发动机舱内的温度会达到130°C以上，此时，X7R型介质材料就很难满足实际需要。因此，X8R(-55°C~150°C，AC/C25r≤ ±15% )型MLCC用介质材料的研制，具有十分重要的实际意义。传统BaTiO3基介质材料需要在高于1300°C的空气中烧结，因而只能选用Pt、Pd等贵金属作为内电极材料。随着MLCC需求量的增加，迫切要求降低内电极成本。目前，可通过添加助熔剂的方法，将BaTiO3基介质材料的烧结温度降到1150°C以下，以实现高Ag的Ag-Pd合金(如Ag70-Pd30)作为内电极的制备工艺。此外，在介质材料实现MLCC工艺时，由于“顺时针效应”的影响，电容量温度变化率在150°C会显著变大，甚至超出±15%的要求，因此，提升多层陶瓷电容器介质材料在高温段的温度稳定性，变得尤为关键。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于克服现有技术的陶瓷电容器介质的容量变化率虽能达到X8R的要求，但其烧结温度过高、不能满足Ag-Pd电极使用的不足，提供一种中温烧结(Ts< 1150°C)且具有优异的温度稳定性的X8R型多层陶瓷电容器介质材料及其制备方法。本专利技术通过如下技术方案予以实现。一种中温烧结多层陶瓷电容器介质材料，以BaTiO3粉体为基料，在此基础上，外加质量百分比为 0.3 ~0.6% 的 Na0.5Bi0.5Ti03 ；0.6 ~ 1.5% 的(NiO) (NbO2.5)x，其中 x =0.6~0.8 ;L O~3.0%的CaZr03&4~7%的玻璃助熔剂；所述的Naa5Bia5TiO3,是将Na2C03、Bi2O3和TiO2按摩尔量比为1:1:4合成；所述(NiO) & (NbO2.5) x化合物，是将NiO和Nb2O5按摩尔比l_x:x/2，其中x = 0.6~0.8合成；所述CaZrO3由CaCO3和ZrO2按摩尔比1:1合成；所述玻璃助熔剂的原料组分及其质量百分比含量为:17%的Ti02、34%的Η3Β03、26% 的 ZnO 和 23% Bi2O3 ；该中温烧结多层陶瓷电容器介质材料的制备方法，具有如下步骤:(I)合成 Naa5Bia5TiO3将Na2C03、Bi203和TiO2按摩尔量比为1: 1:4进行配料，混合球磨4小时后烘干、过40目分样筛，于950°C煅烧4小时，制得Na0.5Bi0.5Ti03 ；(2)合成(NiO)^ (NbO2Jx 化合物，其中 X = 0.6 ~0.8将NiO、Nb2O5按摩尔比l_x:x/2,其中x = 0.6~0.8配料，原料与去离子水混合后球磨4小时，于120°C烘干、过40目分样筛，于1000°C煅烧，保温2小时，制得(NiO、(NbO2Jx，其中X = 0.6~0.8 ;再二次球磨6小时，烘干、过80目分样筛；(3)合成 CaZrO3将0&0)3、2102按摩尔比1:1配料，原料与去离子水混合后球磨4小时，于120°C烘干、过40目分样筛，于1000°C煅烧，保温2小时，制得CaZrO3 ；(4)合成玻璃助熔剂按质量百分比，将17 %的Ti02、34%的Η3Β03、26 %的ZnO和23 %的Bi2O3充分混合、熔融、淬冷、磨细、过200目分样筛，制得玻璃助熔剂；(5)以BaTiO 3作为基料，掺杂质量百分比0.3~0.6%的Naa5Bia5TiO3,混合球磨4小时，烘干后于1050°C煅烧，保温8小时，制得BT-NBT混合物；(6)在BT-NBT中添加下述质量百分比的成分:0.6~1.5%的(NiO) (NbO2.5)x，其中X = 0.6~0.8 ;1.0~3.0%的CaZrO3和4~7%的玻璃助熔剂，所配原料与去离子水混合后球磨4~8小时，烘干后加入质量百分比为7%的粘结剂，过80目分样筛造粒；(7)将步骤(6)的造粒粉料压制成生坯，经排胶后，于1150°C烧结，保温3小时，制得中温烧结多层陶瓷电容器介质材料。所述Na。.5Bi0.5Ti03 的添加量为 0.5wt %。所述步骤(6)的生坯为Φ 15X1~1.3mm的圆片状生坯。所述步骤(6)的生坯经3.5小时升温至550°C排胶，再经I小时升至1150°C烧结，保温3小时。本专利技术的有益效果如下:1.本专利技术的多层陶瓷电容器介质材料通过钛酸铋钠及玻璃助熔剂的添加，可有效促进烧结过程中的传质，从而降低了烧结温度，实现了低于1150°C的中温烧结，适于商业应用。2.本专利技术的多层陶瓷电容器介质材料具有优良的介电性能:在-55°C~150°C温区内，电容量变化率在±12%以内，且具有较高的室温介电常数(~2700)。【具体实施方式】以下将结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细描述:实施例1首先，用电子天平称量分析纯级(^ 99% )的将2.6497g Na2CO3Ul.6490g Bi2O3和7.9898gTi02混合，以去离子水作为球磨介质，球磨4小时后烘干、过筛，于950°C煅烧，保温4小时，制得Naa5Bia5TiO3;将2.2410g NiO和9.3033g Nb2O5，混合，以去离子水作为球磨介质,球磨4小时后烘干、过筛，于1000°c煅烧，保温2小时，得到(NiO)a3(NbC)2Ja7化合物，再二次球磨6小时，烘干、过80目分样筛备用；再将22.3291g CaCO3和27.5114g ZrO2混合，以去离子水作为球磨介质，球磨4小时后烘干、过筛，于1000°c煅烧，保温2小时，得到CaZrO3 ；再将1781102、348驶03、268 2110和238 8丨203充分混合、熔融淬冷、磨细、过200目分样筛后制得玻璃助熔剂。将50g BaTiO3和0.25g Naa5Bia5TiO3混合球磨4小时，烘干后于1050°C煅烧，保温8小时，制得BT-NBT混合物；在煅烧后的BT-NBT中添加0.45g(NiO)a3(NbO2.5)0.7、0.5gCaZr03和2.5g玻璃助熔剂与去离子水混合后球磨4小时，烘干后外加质量百分比为7%的石蜡，过80目分样筛造粒。成型与烧结:将造粒后的粉料在3MPa下压制成Φ 15X 1.2mm的圆片生坯，经3.5小时升温至550°C排胶，再经I小时升至1150°C烧结，保温3小时，制得中温烧结多本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种中温烧结多层陶瓷电容器介质材料，以BaTiO3粉体为基料，在此基础上，外加质量百分比为0.3～0.6％的Na0.5Bi0.5TiO3；0.6～1.5％的(NiO)1‑x(NbO2.5)x，其中x＝0.6～0.8；1.0～3.0％的CaZrO3及4～7％的玻璃助熔剂；所述的Na0.5Bi0.5TiO3，是将Na2CO3、Bi2O3和TiO2按摩尔量比为1:1:4合成；所述(NiO)1‑x(NbO2.5)x化合物，是将NiO和Nb2O5按摩尔比1‑x：x/2，其中x＝0.6～0.8合成；所述CaZrO3由CaCO3和ZrO2按摩尔比1∶1合成；所述玻璃助熔剂的原料组分及其质量百分比含量为：17％的TiO2、34％的H3BO3、26％的ZnO和23％Bi2O3；该中温烧结多层陶瓷电容器介质材料的制备方法，具有如下步骤：(1)合成Na0.5Bi0.5TiO3将Na2CO3、Bi2O3和TiO2按摩尔量比为1:1:4进行配料，混合球磨4小时后烘干、过40目分样筛，于950℃煅烧，保温4小时，制得Na0.5Bi0.5TiO3；(2)合成(NiO)1‑x(NbO2.5)x化合物，其中x＝0.6～0.8将NiO、Nb2O5按摩尔比1‑x：x/2，其中x＝0.6～0.8配料，原料与去离子水混合后球磨4小时，于120℃烘干、过40目分样筛，于1000℃煅烧，保温2小时，制得(NiO)1‑x(NbO2.5)x，其中x＝0.6～0.8；再二次球磨6小时，烘干、过80目分样筛；(3)合成CaZrO3将CaCO3、ZrO2按摩尔比1:1配料，原料与去离子水混合后球磨4小时，于120℃烘干、过40目分样筛，于1000℃煅烧，保温2小时，制得CaZrO3；(4)合成玻璃助熔剂按质量百分比，将17％的TiO2、34％的H3BO3、26％的ZnO和23％的Bi2O3充分混合、熔融、淬冷、磨细、过200目分样筛，制得玻璃助熔剂；(5)以BaTiO3作为基料，掺杂质量百分比0.3～0.6％的Na0.5Bi0.5TiO3，混合球磨4小时，烘干后于1050℃煅烧，保温8小时，制得BT‑NBT混合物；(6)在BT‑NBT中添加下述质量百分比的成分：0.6～1.5％的(NiO)1‑x(NbO2.5)x，其中x＝0.6～0.8；1.0～3.0％的CaZrO3和4～7％的玻璃助熔剂，所配原料与去离子水混合后球磨4～8小时，烘干后加入质量百分比为7％的粘结剂，过80目分样筛造粒；(7)将步骤(6)的造粒粉料压制成生坯，经排胶后，于1150℃烧结，保温3小时，制得中温烧结多层陶瓷电容器介质材料。...
【技术特征摘要】
1.一种中温烧结多层陶瓷电容器介质材料，以BaTiO3粉体为基料，在此基础上，外加质量百分比为 0.3 ~0.6% 的 Naci 5Bitl 5TiO3 ;0.6 ~1.5% 的(NiO) ^ (NbO2.5)x，其中 x = 0.6 ~0.8 ;L O~3.0%的CaZr03&4~7%的玻璃助熔剂； 所述的Naa5Bia5TiO3，是将Na2C03、Bi203和TiO2按摩尔量比为1:1:4合成; 所述(NiOLx (NbO2Jx化合物，是将NiO和Nb2O5按摩尔比1-x:x/2，其中x = 0.6~0.8合成； 所述CaZrO3由CaCO3和ZrO2按摩尔比1:1合成； 所述玻璃助熔剂的原料组分及其质量百分比含量为:17%的Ti02、34^^H3B03、26%的 ZnO 和 23% Bi2O3 ； 该中温烧结多层陶瓷电容器介质材料的制备方法，具有如下步骤:(1)合成Naa5Bia5TiO3 将Na2C03、Bi2O3和TiO2按摩尔量比为1: 1:4进行配料，混合球磨4小时后烘干、过40目分样筛，于950°C煅烧，保温4小时，制得Naa5Bia5TiO3 ； (2)合成(NiO)1-X(NbC)2Jx化合物，其中 X = 0.6 ~0.8 将NiO、Nb2O5按摩尔比1-χ:x/2,其中x = 0.6~0.8配料,原料与去离子水混合后球磨4小时，于120°C烘干、过40目分样筛，于1000°C煅烧，保温2小时，制得(NiO) ^(NbO2.5)x，其中X = 0.6~0.8 ; 再二次球磨6小时，烘干、过80目分样筛；(3)...
【专利技术属性】
技术研发人员：李玲霞，柳亚然，于经洋，张宁，陈俊晓，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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