一种具有低介电损耗的锆钛酸钡陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有低介电损耗的锆钛酸钡陶瓷材料，其化学式为Ba0.9Ca0.1Ti0.8Zr0.2O3+0.2～0.8wt.％Li2CO3，简称BCTZL。先将BaCO3、CaCO3、TiO2、ZrO2按化学计量式Ba0.9Ca0.1Ti0.8Zr0.2O3进行配料，经球磨、烘干、过4筛后于1000～1200℃预烧，再将预烧后的粉料与0.2～0.8wt.％Li2CO3进行混合，再经球磨罐、烘干、过筛后，压制成型为坯体，坯体于1250℃～1325℃烧结，制成具有低介电损耗的锆钛酸钡陶瓷材料。本发明专利技术具有较低的介电损耗(达0.00548)和较高的介电常数(达6643)，且具有适中的烧结温度(1250℃～1325℃)，可适应电子器件不断向低功耗方向发展的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种具有低介电损耗的锆钛酸钡陶瓷材料及其制备方法
本专利技术属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，特别涉及一种具有低介电损耗的锆钛酸钡陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
钛酸钡(BaTiO3)是简单钙钛矿结构的化合物，但其介电损耗比较大，不能满足应用要求，为此，通常采用固溶体或者掺杂的方式来改善其介电性能。BaTiO3与ZrO2所组成的固溶体系，即为锆钛酸钡(Ba(Ti1-xZrx)O3)，通过Zr离子取代Ti离子后，BaTiO3的介电常数有了很大提升，但是锆钛酸钡的介电损耗仍较大(>10-2)，不能达到实际应用的要求，此外，该体系的烧结温度也较高(>1400℃)。CaTiO3也是一种钙钛矿结构的化合物，而且Ca离子半径与Ba离子半径相近。通过Ca离子取代Ba离子，可与Ba(TixZr1-x)O3形成固溶体，可以获得较大的压电性能、铁电和介电性能。因此，通过Ca离子取代Ba离子并添加适量LiCO3作为烧结助剂，在降低体系烧结温度同时降低介电损耗。
技术实现思路
本专利技术的目的，是为了降低锆钛酸钡材料的介电损耗，并进一步降低材料的烧结温度，以适应电子器件不断向低功耗方向发展的需要。以CaCO3、BaCO3、TiO2、ZrO2、Li2CO3为原料，提供一种降低Ba(Ti1-xZrx)O3材料烧结温度和介电损耗的制备方法。本专利技术通过如下技术方案予以实现。一种具有低介电损耗的锆钛酸钡陶瓷材料，其化学式为Ba0.9Ca0.1Ti0.8Zr0.2O3+0.2～0.8wt.％Li2CO3，简称BCTZL；该锆钛酸钡陶瓷材料的制备方法，具体实施步骤如下：(1)将BaCO3、CaCO3、TiO2、ZrO2按化学计量式Ba0.9Ca0.1Ti0.8Zr0.2O3进行配料；将粉料放入尼龙罐中，加入去离子水和锆球后，球磨4～8小时；(2)将步骤(1)球磨后的原料放入干燥箱中，于100～120℃烘干，然后过40目筛；(3)将步骤(2)过筛后的粉料放入中温炉中，于1000～1200℃预烧，保温2～6小时；(4)将步骤(3)预烧后的粉料与0.2～0.8wt.％Li2CO3进行混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨10～14小时，烘干后过筛，再用粉末压片机以2～8MPa的压力压制成坯体；(5)将步骤(4)的坯体于1250℃～1325℃烧结，保温2～6小时，制成一种具有低介电损耗的锆钛酸钡陶瓷材料。所述步骤(1)的粉料与去离子水和锆球的质量比为1︰1︰1。所述步骤(4)的生坯直径为10mm，厚度为1mm。所述步骤(4)的Li2CO3的添加量为0.6wt.％。所述步骤(5)的烧结温度为1350℃，保温时间为4h。本专利技术制得的具有低介电损耗的锆钛酸钡陶瓷材料(BCTZL)具有较低的介电损耗(达0.00548)和较高的介电常数(达6643)，且具有适中的烧结温度(1250℃～1325℃)，可适应电子器件不断向低功耗方向发展的需要。具体实施方式本专利技术以BaCO3、CaCO3、TiO2、ZrO2为初始原料，为分析纯原料，通过固相法制备一种具有低介电损耗的锆钛酸钡陶瓷材料。具体实施例如下：实施例1(1)将BaCO3、CaCO3、TiO2、ZrO2按化学计量式Ba0.9Ca0.1Ti0.8Zr0.2O3进行配料，配比为：15.4523gBaCO3、0.8665gCaCO3、5.5611gTiO2，2.1443gZrO2，将约20g的混合粉料放入尼龙球磨罐中，加入200ml去离子水，加入150g的锆球后，在行星式球磨机上球磨6小时，转速为400转/分；(2)将球磨后的原料置于干燥箱中，于100℃烘干，而后过40目筛；(3)将过筛后的粉料放入中温炉，于1100℃预烧，保温4小时；(4)将步骤3预烧后的粉料加入0.6wt.％Li2CO3进行混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨12小时，烘干后过筛，再用粉末压片机以4MPa的压力压制成坯体；(5)将坯体在1350℃烧结，保温4小时，，制成具有低介电损耗的锆钛酸钡陶瓷材料。(6)用HEWLETTPACKARD4278A测试所得制品的介电性能，性能如下：介电常数：6643介电损耗：0.00548实施例2-6具体实施例的烧结温度与介电性能详见表1，其余制备过程与实施例1完全相同。表1本专利技术并不局限于上述实施例，很多细节的变化是可能的，但这并不因此违背本专利技术的范围和精神。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有低介电损耗的锆钛酸钡陶瓷材料，其化学式为Ba0.9Ca0.1Ti0.8Zr0.2O3+0.2～0.8wt.％Li2CO3，简称BCTZL。该锆钛酸钡陶瓷材料的制备方法，具体实施步骤如下：(1)将BaCO3、CaCO3、TiO2、ZrO2按化学计量式Ba0.9Ca0.1Ti0.8Zr0.2O3进行配料；将粉料放入尼龙罐中，加入去离子水和锆球后，球磨4～8小时；(2)将步骤(1)球磨后的原料放入干燥箱中，于100～120℃烘干，然后过40目筛；(3)将步骤(2)过筛后的粉料放入中温炉中，于1000～1200℃预烧，保温2～6小时；(4)将步骤(3)预烧后的粉料与0.2～0.8wt.％Li2CO3进行混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨10～14小时，烘干后过筛，再用粉末压片机以2～8MPa的压力压制成坯体；(5)将步骤(4)的坯体于1250℃～1325℃烧结，保温2～6小时，制成一种具有低介电损耗的锆钛酸钡陶瓷材料。

【技术特征摘要】
1.一种具有低介电损耗的锆钛酸钡陶瓷材料，其化学式为Ba0.9Ca0.1Ti0.8Zr0.2O3+0.2～0.8wt.％Li2CO3，简称BCTZL。该锆钛酸钡陶瓷材料的制备方法，具体实施步骤如下：(1)将BaCO3、CaCO3、TiO2、ZrO2按化学计量式Ba0.9Ca0.1Ti0.8Zr0.2O3进行配料；将粉料放入尼龙罐中，加入去离子水和锆球后，球磨4～8小时；(2)将步骤(1)球磨后的原料放入干燥箱中，于100～120℃烘干，然后过40目筛；(3)将步骤(2)过筛后的粉料放入中温炉中，于1000～1200℃预烧，保温2～6小时；(4)将步骤(3)预烧后的粉料与0.2～0.8wt.％Li2CO3进行混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨10～14小时，烘...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玲霞，孙正，卢特，乔坚栗，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12