一种陶瓷组合物、陶瓷及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种陶瓷组合物、陶瓷及其制备方法和应用，属于电子陶瓷技术领域。陶瓷组合物包括主料BaTiO3和BaZrO3和辅料CeO2、ZnO、MnO2和CuO中的至少两种。陶瓷是由陶瓷组合物与粘结剂混合后得到粉料经挤压成型后烧结得到。陶瓷的制备方法是将陶瓷组合物与粘结剂混合后得到粉料，将粉料挤压成型后得到胚体，将胚体烧结得到陶瓷。陶瓷的应用是陶瓷在涂覆导电层后在制备陶瓷介质电容器元件中的应用。这种方法制得的陶瓷具有较大的介电常数，较小的介电损耗，较高的耐冲击电压，其应用到电极中具有很好的效果，更容易满足消费者的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子陶瓷
，具体而言，涉及一种陶瓷组合物、陶瓷及其制备方法和应用。
技术介绍
陶瓷电容器用介质材料基本可划分为两大类：一类是复合含铅的铁电体，另一类是钛酸钡(BaTiO3)系的无铅铁电体。但复合含铅的铁电体在制备时铅容易挥发，对环境造成极大的危害，因此它的使用受到限制。目前，BaTiO3被认为应用最广的高介电钙钛矿铁电体，其介电常数高的优点几乎是制备新型无铅介电陶瓷的首要之选，在各种电容器和电子元器件中广泛应用。而纯BaTiO3居里温度高且介电损耗大，不能满足工厂实际使用要求，通常在钛酸钡中添加其他化合物形成固溶体或通过掺杂的方式对BaTiO3进行改性。在BaTiO3中引入BaZrO2形成的锆钛酸钡(BZT)固溶体，通过对BZT基进行组分调控和掺杂改性可以对陶瓷材料各项铁电性能改变和优化。Y5V型介电陶瓷是指以25℃的电容值为标准，在-30％～85℃的温度范围内容温变化率介于22％～-82％，介电损耗(DF)≤2.5％，并且具有较高的介电常数，因此而广泛应用。由于Y5V型陶瓷介质材料的需求量越来越广，现有技术的Y5V型陶瓷介质材料的峰值介电常数、介电损耗、耐冲击电压等都需要优化，满足更广大的消费者的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种陶瓷组合物，原料简单的种类较少，其制备的陶瓷具有峰值较大的介电常数，较小的介电损耗，较高的耐冲击电压，更能满足广大消费者的需求。本专利技术的另一目的在于提供一种陶瓷，通过陶瓷组合物制备的陶瓷具有峰值较大的介电常数，较小的介电损耗，较高的耐冲击电压，更能满足广大消费者的需求。本专利技术的第三目的在于提供一种陶瓷的制备方法，该方法操作简单，制备方便，获得的陶瓷具有峰值较大的介电常数，较小的介电损耗，较高的耐冲击电压，更能满足广大消费者的需求。本专利技术的第四目的在于提供一种陶瓷的应用，使陶瓷能够制备电容器元件进行使用，增加陶瓷的使用范围。本专利技术是采用以下技术方案实现的：一种陶瓷组合物，原料包括主料和辅料。主料包括摩尔比为x:(1-x)的BaTiO3和BaZrO3，其中：x＝0.75～0.95。辅料包括CeO2、ZnO、MnO2和CuO中的至少两种，主料与辅料的摩尔比为：1:0.02～3.5。一种陶瓷，其由上述陶瓷组合物与粘结剂混合后得到的粉料经挤压成型后烧结得到。上述陶瓷的制备方法，将上述陶瓷组合物与粘结剂混合后得到粉料，将粉料挤压成型后得到胚体，烧结胚体得到陶瓷。上述陶瓷在涂覆导电层后在制备陶瓷介质电容器元件中的应用。本专利技术的较佳实施例提供的陶瓷组合物、陶瓷及其制备方法和应用的有益效果是：本专利技术提供的陶瓷组合物，包括主料和辅料，主料包括BaTiO3和BaZrO3，辅料包括CeO2、ZnO、MnO2和CuO中的至少两种，主料的种类简单，加入简单易得的辅料以后，可以优化制得的陶瓷的性能，陶瓷具有峰值较大的介电常数，较小的介电损耗，较高的耐冲击电压，更能满足广大消费者的需求。此外，陶瓷由陶瓷组合物与粘结剂混合后得到的粉料经挤压成型后烧结得到，加入粘结剂，使陶瓷的烧结成型效果更好，得到的陶瓷具有峰值较大的介电常数，较小的介电损耗，较高的耐冲击电压。陶瓷由主料和辅料混合的粉末与粘结剂混合后得到粉料，将粉料放入模具中挤压成型后得到胚体，将胚体烧结得到，加入辅料和粘结剂，使陶瓷的烧结成型效果更好，得到的陶瓷具有峰值较大的介电常数，较小的介电损耗，较高的耐冲击电压。此外，上述陶瓷只需要将陶瓷组合物与粘结剂混合后得到粉料，将粉料挤压成型后得到胚体，将胚体烧结得到，其操作简单、制备方便。此外，上述陶瓷在涂覆导电层后可以用于制备陶瓷介质电容器元件，进而可以制备电容器、光学器件、压电滤波器、热电容、声换能器等仪器。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例1得到的陶瓷的X-衍射(XRD)图谱；图2为本专利技术实施例1得到的陶瓷的断面的扫描电镜(SEM)图；图3为本专利技术实施例1得到的陶瓷的介电常数随温度变化的曲线图；图4为本专利技术实施例1得到的陶瓷的介电损耗随温度变化的曲线图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。一种陶瓷组合物，原料包括主料和辅料，主料包括摩尔比为x:(1-x)的BaTiO3和BaZrO3，其中：x＝0.75～0.95；辅料包括CeO2、ZnO、MnO2和CuO中的至少两种，主料与辅料的摩尔比为：1:0.02～3.5。主料中：BaTiO3作为主晶相，其成本较低，制作工艺比较纯熟，而且是一种典型的铁电材料，以其为基的铁电材料具有较高的介电常数，现在对BaTiO3的改性多数通过取代置换引起的效应来提高峰值，加入量的摩尔比达到0.75～0.95范围时，使瓷料有较高的介电常数和耐压，同时又有较低的介质损耗，含量过高则难以在本专利技术温度下烧结，过低则难以获得较高的介电常数。利用BaZrO3控制陶瓷的居里温度点移动，有利于抑制温度系数的漂移，并且Zr能有效地阻止Ti还原且通过置换取代，起到移峰作用，当加入量的摩尔比大于0.25时，会使介电常数直线下降，少于0.05时陶瓷恶化出现烧不熟的现象。辅料中：CeO2对钛酸钡陶瓷的晶粒生长有较大的抑制作用，可以用来减小介电常数温度变化率。ZnO是典型的晶粒成长阻滞剂，它的加入不能移动居里点，但能有效控制晶粒生长速度，有利于促进陶瓷的致密性，达到提高陶瓷介质抗电强度的目的。MnO2的加入起到对瓷料的烧结成色稳定作用，更重要还可以调节居里点，使其介电常数提高。CuO主要起烧结促进和低温烧结剂的作用，能够减缓粒界的移动，抑制晶粒的二次生长。陶瓷组合物中含有BaTiO3、BaZrO3、CeO2、ZnO、MnO2和CuO等原料，均可以使制得的陶瓷具有较大的介电常数，较小的介电损耗，较高的耐冲击电压，更能满足消费者的需求。较为优选的配方比例是：主料包括摩尔比为x:(1-x)的BaTiO3和BaZrO3，其中：x＝0.75～0.95，主料与辅料的摩尔比为：1:0.05～3.5，辅料包括摩尔比依次为0.01～0.5:0.01～2:0.02～0.5:0.01～0.5的CeO2、ZnO、MnO2和CuO，使用这些原料制得的陶瓷具有较大的介电常数，较小的介电损耗，较高的耐冲击电压。由上述陶瓷组合物与粘结剂混合后可以得到粉料，粉料经挤压成型后烧结得到即可得到Y5V型陶瓷，通过该方法制得的Y5V型陶瓷具有较大的介电常数，较小的介电损耗，较高的耐冲击电压。作为优选，粘结剂可以是聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛或者两者的混合物，也可以在聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛中添加其他的具有粘结作用的化合物进行混合。为了使聚乙烯醇与陶瓷组合物能够进行较好的混合，使用1wt％～5wt％的聚乙烯醇溶液作为粘结剂，溶液与陶瓷组合物的混合效果更好，其混合以后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷组合物，其特征在于，原料包括主料和辅料：所述主料包括摩尔比为x:(1‑x)的BaTiO3和BaZrO3，其中：x＝0.75～0.95；所述辅料包括CeO2、ZnO、MnO2和CuO中的至少两种，所述主料与所述辅料的摩尔比为：1:0.02～3.5。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷组合物，其特征在于，原料包括主料和辅料：所述主料包括摩尔比为x:(1-x)的BaTiO3和BaZrO3，其中：x＝0.75～0.95；所述辅料包括CeO2、ZnO、MnO2和CuO中的至少两种，所述主料与所述辅料的摩尔比为：1:0.02～3.5。2.根据权利要求1所述的陶瓷组合物，其特征在于，所述辅料包括摩尔比依次为0.01～0.5:0.01～2:0.02～0.5:0.01～0.5的所述CeO2、所述ZnO、所述MnO2和所述CuO。3.一种陶瓷，其特征在于，其由权利要求1或2所述的陶瓷组合物与粘结剂混合后得到的粉料经挤压成型后烧结得到。4.根据权利要求3所述的陶瓷，其特征在于，所述粘结剂包括聚乙烯醇和聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种。5.根据权利要求4所述的陶瓷，其特征在于，所述聚乙烯醇为1wt％～5wt％的聚乙烯醇溶液。6.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜建周，朱孔军，李运平，申晓雨，李霞，
申请(专利权)人：盐城工学院，南京宇热材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32