一种中温烧结低损耗钛酸钡基介质材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种中温烧结低损耗钛酸钡基介质材料，其化学式为：BayBi1‑y(ZrxTi1‑x)O3，其中0.1≤x≤0.3，0.05≤y≤0.2；先将BaCO3、TiO2、ZrO2、Bi2O3按化学计量式进行配料，经球磨、烘干、过筛后放入坩埚内密封，于900～1200℃预烧，再外加0.5wt％PVA进行混合，再球磨、烘干、过筛，压制成型为坯体，坯体于1000℃～1300℃烧结，采用预烧后的粉料进行埋烧，制成低损耗钛酸钡基介质材料。本发明专利技术烧结温度为1000℃～1300℃，介电常数εr为4000～9000，介电损耗为0.001～0.006。

A medium temperature sintering low loss barium titanate matrix material and its preparation method

The invention discloses a medium temperature sintering of barium titanate based low loss dielectric material, its chemical formula: BayBi1 y (ZrxTi1 x O3), and 0.1 = x = 0.3, 0.05 = y = 0.2; BaCO3, TiO2, ZrO2 to Bi2O3, according to the stoichiometry of the ingredients, through ball milling, drying and sieving after sealing into the crucible, in 900 ~ 1200 degrees burn, plus 0.5wt%PVA mixture, then milling, drying and sieving, pressed into the body, the body temperature of 1000 to 1300 DEG C by powder sintering, sintering of burying sintering, made of barium based dielectric material low loss titanate. The sintering temperature of the invention is from 1000 to 1300 C, the dielectric constant is 4000~9000 and the dielectric loss is 0.001 ~ 0.006.

【技术实现步骤摘要】
一种中温烧结低损耗钛酸钡基介质材料及其制备方法
本专利技术属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，特别涉及一种中温烧结低损耗钛酸钡基介质材料的制备方法
技术介绍
随着下一代电子装备逐渐向小型化、信息化和高智能化方向的发展，对电子器件也提出了微型化、集成化、低损耗的要求。多层陶瓷电容器(MLCC)是一类应用较多的电子元器件，其小型化、低损耗化对促进电子设备的集成化、小型化具有非常重要的作用。BaTiO3是一类具有典型的ABO3钙钛矿结构的材料，由于其优良的铁电、压电、绝缘性能，被广泛应用于MLCC、晶界层电容器以及PTC热敏电阻器等电子器件中。纯BaTiO3介质材料，其居里温度偏高(约120℃)，在室温下介电常数小，从而影响其使用性能，目前，许多研究集中在采用离子取代、非化学计量比等手段对BaTiO3基介质材料进行改善，以提高其介电性能。锆钛酸钡(BZT)是ZrO2掺杂的BaTiO3形成的固溶体系。通过一定比例的Zr4+取代了Ti4+，形成单相的固溶体，能够将其居里温度左移至室温(Zr:Ti＝0.2:0.8)，并能保持较高的介电常数。但是，该体系存在烧结温度较高(>1400℃)、损耗较大(>0.01)等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提供一种中温烧结低损耗钛酸钡基介质材料的制备方法，以降低BaTiO3的烧结温度和损耗，主要以BaCO3、TiO2、ZrO2、Bi2O3为原料，通过固相法制备一种中温烧结低损耗钛酸钡基介质材料。本专利技术通过如下技术方案予以实现。一种中温烧结低损耗钛酸钡基介质材料，其化学式为：BayBi1-y(ZrxTi1-x)O3，其中0.1≤x≤0.3，0.05≤y≤0.2；该中温烧结低损耗钛酸钡基介质材料的制备方法，具体实施步骤如下：(1)将BaCO3、TiO2、ZrO2、Bi2O3按化学计量式Ba1-yBiy(ZrxTi1-x)O3，其中0.1≤x≤0.3,0.05≤y≤0.2进行配料，加入无水乙醇和锆球后，球磨2-8小时；(2)将步骤(1)球磨后的粉料置于干燥箱中，于80～100℃烘干，然后过40目筛；(3)将烘干、过筛后的粉料放入坩埚内密封，并置于中温炉中，于900～1200℃预烧，保温1～7小时；(4)将步骤(3)预烧后的粉料中外加0.5wt％PVA进行混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇，球磨12～30小时，烘干后过筛，再用粉末压片机压制成坯体；(5)将步骤(4)的坯体于1000℃～1300℃烧结，采用步骤(3)中预烧后的粉料进行埋烧，防止Bi元素挥发，之后保温2～8小时，制成一种中温烧结低损耗钛酸钡基介质材料。所述步骤(1)的x＝0.2，y＝0.15。所述步骤(4)的坯体直径为10mm，厚度为1mm。所述步骤(4)的粉末压片机的压力为2～6MPa。所述步骤(5)烧结温度为1150℃。本专利技术通过固相法制备了一种中温烧结低损耗Ba1-yBiy(ZrxTi1-x)O3(0.1≤x≤0.3,0.05≤y≤0.2)介质材料，降低了BaTiO3的烧结温度和损耗，其烧结温度为1000℃～1300℃，介电常数εr为4000～9000，介电损耗为0.001～0.006。具体实施方式本专利技术以BaCO3(分析纯)、TiO2(分析纯)、ZrO2(分析纯)、Bi2O3(分析纯)为初始原料，通过简单固相法中温烧结低损耗介质材料。具体实施例如下：1.将BaCO3、TiO2、ZrO2、Bi2O3按化学计量式Ba0.85Bi0.15(Zr0.2Ti0.8)O3进行配料，配比为：6.709gBaCO3、1.3978gBi2O3、2.5564gTiO2、0.9857gZrO2，将约10g的混合粉料放入尼龙罐中，加入150ml无水乙醇，加入150g锆球，在行星式球磨机上球磨6小时，转速为400转/分。2.将球磨后的粉料置于干燥箱中，于80℃烘干，之后过40目筛；3.将烘干、过筛后的粉料放入坩埚内密封并置于中温炉，于1000℃预烧，保温4小时。4.将步骤3预烧后的粉料中外加0.5wt％PVA进行混合，放入球磨罐中，加入无水乙醇和去离子水，球磨24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1150℃烧结，保温4小时，制成中温烧结低损耗Ba0.85Bi0.15(Zr0.2Ti0.8)O3介质材料。通过HEWLETTPACKARD4278A在1kHz下测试所得制品的介电性能。具体实施例的相关工艺参数及其介电性能如表1所示。表1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中温烧结低损耗钛酸钡基介质材料，其化学式为：BayBi1‑y(ZrxTi1‑x)O3，其中0.1≤x≤0.3，0.05≤y≤0.2。该中温烧结低损耗钛酸钡基介质材料的制备方法，具体实施步骤如下：(1)将BaCO3、TiO2、ZrO2、Bi2O3按化学计量式Ba1‑yBiy(ZrxTi1‑x)O3，其中0.1≤x≤0.3,0.05≤y≤0.2进行配料，加入无水乙醇和锆球后，球磨2‑8小时；(2)将步骤(1)球磨后的粉料置于干燥箱中，于80～100℃烘干，然后过40目筛；(3)将烘干、过筛后的粉料放入坩埚内密封，并置于中温炉中，于900～1200℃预烧，保温1～7小时；(4)将步骤(3)预烧后的粉料中外加0.5wt％PVA进行混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇，球磨12～30小时，烘干后过筛，再用粉末压片机压制成坯体；(5)将步骤(4)的坯体于1000℃～1300℃烧结，采用步骤(3)中预烧后的粉料进行埋烧，防止Bi元素挥发，之后保温2～8小时，制成一种中温烧结低损耗钛酸钡基介质材料。

【技术特征摘要】
1.一种中温烧结低损耗钛酸钡基介质材料，其化学式为：BayBi1-y(ZrxTi1-x)O3，其中0.1≤x≤0.3，0.05≤y≤0.2。该中温烧结低损耗钛酸钡基介质材料的制备方法，具体实施步骤如下：(1)将BaCO3、TiO2、ZrO2、Bi2O3按化学计量式Ba1-yBiy(ZrxTi1-x)O3，其中0.1≤x≤0.3,0.05≤y≤0.2进行配料，加入无水乙醇和锆球后，球磨2-8小时；(2)将步骤(1)球磨后的粉料置于干燥箱中，于80～100℃烘干，然后过40目筛；(3)将烘干、过筛后的粉料放入坩埚内密封，并置于中温炉中，于900～1200℃预烧，保温1～7小时；(4)将步骤(3)预烧后的粉料中外加0.5wt％PVA进行混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇，球磨...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玲霞，孙正，于仕辉，郑浩然，杜明昆，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12