一种陶瓷电容器材料制备方法技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷电容器材料制备方法。该方法是在基于BCTZ体系陶瓷基础上，掺杂Eu、K这两种元素，且限定其掺杂比例，先经过水热合成反应再经过高温烧结，最终得到陶瓷电容器材料。该制备方法避免了长时间对原料进行球磨操作，只用一次烧结就能得到最终材料，烧结温度低、烧结时间短，得到的材料，其介电常数ε在14680‑18600之间，介电损耗在0.004‑0.014之间。

Method for preparing ceramic capacitor material

The invention discloses a method for preparing a ceramic capacitor material. The method is based on the BCTZ system ceramic, doped with Eu, K two elements, and limits the doping ratio, first through the hydrothermal synthesis reaction, and then through high temperature sintering, finally obtain ceramic capacitor material. The preparation method avoids long time milling operation of raw materials, one can obtain the final sintering material, low sintering temperature, sintering time is short, the material, the dielectric constant between 14680 and 18600, dielectric loss in 0.004 between 0.014.

【技术实现步骤摘要】
一种陶瓷电容器材料制备方法
本专利技术属于功能材料领域，具体涉及一种低温烧结高介电常数的陶瓷电容器材料的制备方法。
技术介绍
随着微电子信息技术的迅猛发展，对电子整机在小型化、便携化、多功能、数字化及高可靠性、高性能方面的需求，以及对元器件的小型化、集成化和模块化的要求愈来愈迫切。此时就需要研发出更具有优越性的新型介质材料。电子元器件的尺寸与介质的介电常数成负相关。要实现上述功能，就必须研发出更高介电常数的材料，但高介电常数会有更大的介电损耗，寻求高介电常数、低介质损耗一直都是研发的目标。BaTiO3是最早发现的一种钙钛矿型电介质材料，曾被称为电子陶瓷产业的支柱，被广泛应用于各种电子材料元器件中，常用的有基于BaTiO3发展而成的弛豫型介电材料BCTZ(Ba0.9Ca0.1Ti0.9Zr0.1O3)体系陶瓷。申请号201710242298.0《高介电常数陶瓷电容器材料及其制备方法》，公开了一种先高温烧结得到BaZr0.1Ti0.9O3，再将其与其余物质混合后再在高温下烧结，得到高介电常数陶瓷电容器材料，该方法需要进行两次球磨，对物料尺寸要求极高，且球磨和高温烧结的时间长。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，在基于BCTZ体系陶瓷基础上，通过掺杂特定元素组合，在较低温度下即可制备得到高介电常数陶瓷电容器材料，且介电损耗低的制备方法。为了实现本专利技术的目的，通过大量试验研究并不懈努力，最终获得如下技术方案：一种陶瓷电容器材料制备方法，包括如下步骤：1)按照Ba：Ca：Zr：Eu：K＝9：1：1：(0.3－x)：x的摩尔比将钡盐、锆盐、钙盐、铕盐和镧盐溶于水配成混合溶液A，其中0.05≤x≤0.2；2)按照Ti：Ba＝1:1的摩尔比，将TiCl4加入混合溶液A中，同时加入强碱，得到混合溶液B，其中强碱加入量为Ba的摩尔量的4-7倍，搅拌混合溶液B至呈粘稠状，得到水热反应的前驱体；3)将步骤2)得到的前驱体移入水热反应釜中，进行水热反应，水热反应温度为160-250℃，反应时间8-12h；4)水热反应结束后，水热反应釜降至室温，产物取出后洗涤、干燥；5)干燥后产物研磨后进行造粒、成型处理，得到坯体；6)坯体进行烧结处理，烧结温度为1000-1150℃，保温时间15-30min，随后自然冷却至室温，得到陶瓷电容器材料。进一步优选地，本专利技术提供的一种陶瓷电容器材料制备方法，其中步骤1)中，0.07≤x≤0.12。进一步优选地，本专利技术提供的一种陶瓷电容器材料制备方法，其中步骤1)中，所述钡盐为硝酸钡、硫酸钡或氯化钡中任意一种。进一步优选地，本专利技术提供的一种陶瓷电容器材料制备方法，其中所述钙盐为硫酸钙、氯化钙或硝酸钙中任意一种。进一步优选地，本专利技术提供的一种陶瓷电容器材料制备方法，其中所述铕盐为氯化铕、硫酸铕或硝酸铕中任意一种。进一步优选地，本专利技术提供的一种陶瓷电容器材料制备方法，其中所述钾盐为硝酸钾、氯化钾或硫酸钾中任意一种。进一步优选地，本专利技术提供的一种陶瓷电容器材料制备方法，其中步骤2)中钛盐为四氯化钛。进一步优选地，本专利技术提供的一种陶瓷电容器材料制备方法，其中步骤5)中研磨时，将其研磨至200-400目。进一步优选地，本专利技术提供的一种陶瓷电容器材料制备方法，其中上述步骤4)和5)中干燥温度为60-80℃。进一步优选地，本专利技术提供的一种陶瓷电容器材料制备方法，其中步骤5)中研磨后细粉加入聚乙烯醇后进行造粒，聚乙烯醇的用量为细粉质量的0.8-1.3％。本专利技术相对于现有技术，具有如下技术效果：本专利技术通过掺杂Eu、K这两种元素，且限定其掺杂比例，先经过水热合成再经过高温烧结，最终得到陶瓷电容器材料，其介电常数ε在14680-18600之间，介电损耗在0.004-0.014之间；且本专利技术方法中烧结温度低、烧结时间短。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。下述实施例中，步骤2得到的前驱物在步骤3)中水热釜内衬中的填充度为60-80％。实施例1步骤1：按照Ba：Ca：Zr：Eu：K＝9：1：1：0.1：0.2的摩尔比将187.41gBaCl2、11.1gCaCl2、32.23gZrOCl2·8H2O、2.58gEuCl3、1.49gKCl溶于水配成混合溶液A，搅拌后静置；步骤2：称取170.74gTiCl4，加入混合溶液A中，再加入143.99gNaOH，得到混合溶液B，缓慢搅拌混合溶液B至呈粘稠状，得到水热反应前驱体；步骤3：将步骤2)得到的水热反应前驱体移入水热反应釜的内衬中，进行水热反应，反应温度为170℃，反应12h，反应结束后降至室温，反应产物取出后进行洗涤处理，然后在60℃下进行干燥；步骤4：干燥后产物研磨成细粉后过200目筛，过筛后细粉加入聚乙烯醇，聚乙烯醇加入量为细粉质量的0.8％，进行成型，成型压力为18-36MPa，缓慢施压，保持半分钟后，卸压，得到坯体；步骤5：将坯体置于马弗炉中进行烧结，烧结温度为1050℃，保温25min，随后自然冷却至室温，得到陶瓷电容器材料。实施例2步骤1：按照Ba：Ca：Zr：Eu：K＝9：1：1：0.22：0.08的摩尔比将235.21gBa(NO3)2、11.1gCaCl2、32.23gZrOCl2·8H2O、9.81gEu(NO3)3·6H2O、0.60gKCl溶于水配成混合溶液A，搅拌后静置；步骤2：称取170.74gTiCl4，加入混合溶液A中，再加入251.97gNaOH，得到混合溶液B，缓慢搅拌混合溶液B至呈粘稠状，得到水热反应前驱体；步骤3：将步骤2)得到的水热反应前驱体移入水热反应釜的内衬中，进行水热反应，反应温度为250℃，反应8h，反应结束后降至室温，反应产物取出后进行洗涤处理，然后在80℃下进行干燥；步骤4：干燥后产物研磨成细粉后过400目筛，过筛后细粉加入聚乙烯醇，聚乙烯醇加入量为细粉质量的1.3％，进行成型，成型压力为18-36MPa，缓慢施压，保持半分钟后，卸压，得到坯体；步骤5：将坯体置于马弗炉中进行烧结，烧结温度为1150℃，保温15min，随后自然冷却至室温，得到陶瓷电容器材料。实施例3步骤1：按照Ba：Ca：Zr：Eu：K＝9：1：1：0.20：0.10的摩尔比将235.21gBa(NO3)2、16.41gCa(NO3)2、32.23gZrOCl2·8H2O、5.17gEuCl3、1.01gKNO3溶于水配成混合溶液A，搅拌后静置；步骤2：称取170.74gTiCl4，加入混合溶液A中，再加入215.98gNaOH，得到混合溶液B，缓慢搅拌混合溶液B至呈粘稠状，得到水热反应前驱体；步骤3：将步骤2)得到的水热反应前驱体移入水热反应釜的内衬中，进行水热反应，反应温度为200℃，反应10h，反应结束后降至室温，反应产物取出后进行洗涤处理，然后在70℃下进行干燥；步骤4：干燥后产物研磨成细粉后过350目筛，过筛后细粉加入聚乙烯醇，聚乙烯醇加入量为细粉质量的1.0％，进行成型，成型压力为18-36MPa，缓慢施压，保持半分钟后，卸压，得到坯体；步骤5：将坯体置于马弗炉中进行烧结，烧结温度为1100℃，保温10min，随后自然冷却至室温，得到陶瓷电容器材料。实施例4步骤1：按照Ba：Ca：Zr：Eu：K＝9：1：0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种陶瓷电容器材料制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)按照Ba：Ca：Zr：Eu：K＝9：1：1：(0.3－x)：x的摩尔比，将钡盐、锆盐、钙盐、铕盐和钾盐溶于水配成混合溶液A，其中0≤x≤0.2；2)按照Ti：Ba＝1:1的摩尔比，将TiCl4加入混合溶液A中，同时加入强碱，得到混合溶液B，其中强碱加入量为Ba的摩尔量的4‑7倍，搅拌混合溶液B至粘稠状，得到水热反应的前驱体；3)将步骤2)得到的前驱体移入水热反应釜中，进行水热反应，水热反应温度为160‑250℃，反应时间8‑12h；4)水热反应结束后，水热反应釜降至室温，反应产物取出后洗涤、干燥；5)将干燥后产物研磨后进行造粒、成型处理，得到坯体；6)将坯体进行烧结处理，烧结温度为1000‑1150℃，保温时间15‑25min，随后自然冷却至室温，得到陶瓷电容器材料。

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷电容器材料制备方法，其特征在于包括如下步骤：1)按照Ba：Ca：Zr：Eu：K＝9：1：1：(0.3－x)：x的摩尔比，将钡盐、锆盐、钙盐、铕盐和钾盐溶于水配成混合溶液A，其中0≤x≤0.2；2)按照Ti：Ba＝1:1的摩尔比，将TiCl4加入混合溶液A中，同时加入强碱，得到混合溶液B，其中强碱加入量为Ba的摩尔量的4-7倍，搅拌混合溶液B至粘稠状，得到水热反应的前驱体；3)将步骤2)得到的前驱体移入水热反应釜中，进行水热反应，水热反应温度为160-250℃，反应时间8-12h；4)水热反应结束后，水热反应釜降至室温，反应产物取出后洗涤、干燥；5)将干燥后产物研磨后进行造粒、成型处理，得到坯体；6)将坯体进行烧结处理，烧结温度为1000-1150℃，保温时间15-25min，随后自然冷却至室温，得到陶瓷电容器材料。2.根据权利要求1所述陶瓷电容器材料制备方法，其特征在于：步骤1)中，0.07≤x≤0.12。3.根据权利要求1所述陶瓷电容器材料制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡登卫，张新利，
申请(专利权)人：宝鸡市金得利新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61