The invention discloses a method for improving the dielectric temperature stability of barium titanate based ceramics based on compositional gradients. First, Sn is added to the base material of TiO2 and BaCO3
【技术实现步骤摘要】
基于成分梯度提高钛酸钡基陶瓷介电温度稳定性的方法
本专利技术属于电子陶瓷材料领域,具体涉及一种基于成分梯度提高钛酸钡基陶瓷介电温度稳定性的方法。
技术介绍
钛酸钡系列电子陶瓷是近几十年来发展起来的一类新型功能陶瓷,是应用最广泛的钙钛矿铁电体之一,被誉为“电子陶瓷工业的支柱”。钛酸钡陶瓷材料因具有优良的介电、压电、电致伸缩、电光性能以及长寿命的绝缘特性,可用于热敏电阻(PTCR)、压电器件、多层陶瓷电容器(MLCC)、电致伸缩装置、电光装置和DRAM器件。近年来,移动电子设备的小型化使得MLCC逐渐向低成本、小型化、大容量的方向发展。由于钛酸钡陶瓷具有高介电常数,能在较小的体积内储存较大的电能,且环保无污染,因而成为陶瓷电容器特别是MLCC的首选介质材料。钛酸钡陶瓷虽然具有较高的介电常数,但介电常数在居里点(顺电-铁电相变点处)附近有较大突变,且随环境温度的变化较大,例如,纯的钛酸钡陶瓷在常温时介电常数约为1000,当温度升高到居里温度Tc=120℃左右时,电容率εr可达6000~10000。因此在保持钛酸钡基陶瓷高介电特性的基础上改善其温度稳定性是目前MLCC的研究热点之一。现阶段改善钛酸钡基陶瓷介电温度稳定性的方法主要有两种:一种是物理方法,通过居里温度不同的两相或多相进行复合,包括复相陶瓷(PMN-PZT、PNN-PZT等)和薄膜叠层技术(电极层和陶瓷层交错排布,共烧扩散)。另一种是化学法,也有两种方法——微量掺杂法(具有“展峰效应”的Mg2+、Ca2+、Sn4+、Zr4+)和“壳-芯”结构法(BaTiO3-Nb2O5-Co2O3、BaTiO3-MgO ...
【技术保护点】
基于成分梯度提高钛酸钡基陶瓷介电温度稳定性的方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)对于掺杂了离子的钛酸钡陶瓷体系,确定该体系的三临界点成分;(2)以钛酸钡陶瓷体系的三临界点成分为中心,在三临界点成分的两端对称选取若干个成分点;(3)分别按照不同的成分比称量其所需的原料;(4)分别将不同成分点所对应的原料进行一次球磨,得到混合均匀的一次球磨样品;(5)将步骤(4)得到的球磨样品烘干,研磨至粉末状后,压紧并煅烧得到不同成分点对应的预烧样品;(6)将预烧样品研磨成粉末状后,进行二次球磨,得到二次球磨样品;(7)将二次球磨样品烘干并研磨至粉末状,然后加入PVA胶,再次研磨使其充分混合,然后过筛筛出粒径为0.15mm~0.28mm的样品颗粒;(8)按照掺杂离子量的百分比从大到小或从小到大的顺序将不同成分点所对应的样品颗粒依次铺平成型,并进行压制得到梯度结构样品;(9)将梯度结构样品进行烧结得到梯度陶瓷样品;(10)将梯度陶瓷样品的表面打磨后,沿其成分变化方向切割,在梯度陶瓷样品两侧获得面积相同的梯度截面;(11)对两个梯度截面进行喷金处理,即得到介电温度稳定的梯度陶瓷材料。
【技术特征摘要】
1.基于成分梯度提高钛酸钡基陶瓷介电温度稳定性的方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)对于掺杂了离子的钛酸钡陶瓷体系,确定该体系的三临界点成分;(2)以钛酸钡陶瓷体系的三临界点成分为中心,在三临界点成分的两端对称选取若干个成分点;(3)分别按照不同的成分比称量其所需的原料;(4)分别将不同成分点所对应的原料进行一次球磨,得到混合均匀的一次球磨样品;(5)将步骤(4)得到的球磨样品烘干,研磨至粉末状后,压紧并煅烧得到不同成分点对应的预烧样品;(6)将预烧样品研磨成粉末状后,进行二次球磨,得到二次球磨样品;(7)将二次球磨样品烘干并研磨至粉末状,然后加入PVA胶,再次研磨使其充分混合,然后过筛筛出粒径为0.15mm~0.28mm的样品颗粒;(8)按照掺杂离子量的百分比从大到小或从小到大的顺序将不同成分点所对应的样品颗粒依次铺平成型,并进行压制得到梯度结构样品;(9)将梯度结构样品进行烧结得到梯度陶瓷样品;(10)将梯度陶瓷样品的表面打磨后,沿其成分变化方向切割,在梯度陶瓷样品两侧获得面积相同的梯度截面;(11)对两个梯度截面进行喷金处理,即得到介电温度稳定的梯度陶瓷材料。2.根据权利要求1所述的基于成分梯度提高钛酸钡基陶瓷介电温度稳定性的方法,其特征在于,步骤(1)中钛酸钡陶瓷体系为掺杂了Sn4+的钛酸钡陶瓷体系,即BaTiO3-xBaSnO3,x指BaSnO3占整个陶瓷体系的物质的量的百分比,该体系的三临界点对应成分是BaTiO3-10.5%BaSnO3。3.根据权利要求2所述的基...
【专利技术属性】
技术研发人员:王妍,何芷欣,刘泳斌,高景晖,钟力生,于钦学,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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