本发明专利技术公开了一种钛酸钡核‑锶锆钙壳结构的陶瓷介质材料及其制备方法，由主材料，改性添加剂和烧结助剂构成，主材料的化学通为:(Cax1Ba1‑x1)(Siy1Zry2Ti1‑y1‑y2)O3；其中，0.1＜x1＜0.3，0.1＜y1＜0.5，0.05＜y2＜0.15；改性添加剂的通式为Nx02；其中，N为选自Sn、La、Y、Dy、Ho和Er中的一种；烧结助剂的通式为Mx02，所述通式中的M为选自Si、Fe、Mg、Mn中的一种，该材料由主晶相结构合成、掺杂改性、抗还原陶瓷介质材料烧结制备得到，具有钛酸钡核‑锶锆钙壳的结构和优异可控的介电性能和绝缘性，可在中性或者还原气氛中烧结，适用于Ni，Mn等贱金属为内电极的MLCC。
【技术实现步骤摘要】
一种钛酸钡核-锶锆钙壳结构的陶瓷介质材料及其制备方法
本专利技术涉及电子材料与元器件领域，具体涉及一种钛酸钡核-锶锆钙壳结构的陶瓷介质材料及其制备方法。
技术介绍
片式多层陶瓷电容器（MLCC）是由电介质陶瓷薄膜和内电极相互交叠而成的一种新型片式电子元器件，大量用于通讯、计算机、家用电器等消费类电子整机的表面贴装中。MLCC具有高的电容量，低的介电损耗，高的抗击穿强度和优良的耐腐蚀及抗热震性，随着全球表面安装技术的迅速发展，表面安装组件的产量迅速上升，MLCC需求不断上升。MLCC具有体积小、内部电感低、绝缘电阻高及漏电流小、介质损耗低、价廉等优点，被广泛应用于各种电子整机中的振荡、耦合、滤波和旁路电路，尤其是高频电路。与其他电容器相比，MLCC特别适合于片式化表面组装，可大大提高电路组装密度，缩小整机体积，这一突出的特性使片式MLCC，目前成为世界上用量最大、发展最快的一种片式化元件。MLCC主要由陶瓷粉体，内电极金属浆料，外电极材料及有机粘结剂按一定工艺成型而成，目前国内外温度补偿型多层片式瓷介电容器（MLCC）全部采用贵金属Ag/Pd材料为内电极，对于一些质量要求高的产品甚至采用全Pd内电极，而端电极则是Ag，这样必然导致生产成本过高的问题。Ag/Pd体系的MLCC产品在空气气氛中烧结，此技术发展时间较长，工艺较为成熟，国内外这方面的经验十分丰富。但Ag/Pd体系的MLCC产品存在许多不足，主要表现在以下几方面：采用贵金属Pd/Ag作内电极及贵金属Ag作端电极，由于现在Pd资源不断匮乏，市场价格也在不断攀高，导致产品制作成本提高，目前用量最大的Pd30/Ag70内电极进口浆料价格高于2.5万元/kg，且全球Pd价格仍在持续上扬中，采用贱金属材料来替代Pd/Ag电极是MLCC发展的重要趋势。由于采用贱金属材料所带来的是复杂的工艺过程，且需对原有的制造设备进行改造，目前Pd-Ag电极的替代过程还有一定难度，但这一重要的方向目前仍然是科技人员研究的重点。含Ag电极的一个共性的缺点是银离子在高温高湿环境中易发生向瓷体中的迁移，从而导致电容器电学性能的恶化。为了兼顾大容量和低成本方面的要求，贱金属Ni电极是一种不错的选择。目前Ni电极已成为实用化程度最高，研究最广泛的一种贱金属电极，研究发现，Ni电极具有以下几个主要特点：（1）Ni电极成本低，仅为常规Pd30-Ag70电极的5%左右，经济效益可观；（2）Ni原子或原子团的电迁移速度较Ag或Pd-Ag小，因而具有良好的电化学稳定性，可以提高MLCC的可靠性；（3）Ni电极对焊料的耐蚀性和耐热性好，工艺稳定性好；（4）Ni电极的电导率优于Pd-Ag系电极，可以降低MLCC的等效串联电阻，提高阻抗频率特性。在使用Ni电极时，由于Ni金属与陶瓷在高温空气中烧结时Ni电极将被氧化进而扩散到陶瓷介质中，所以以Ni作为内电极的MLCC烧结过程中必须采用还原性气氛，而常规BaTiO3陶瓷在还原性气氛中烧结时易产生高温失氧而变成半导体，丧失绝缘性能，因此研制适应还原性气氛烧结的抗还原陶瓷介质材料是Ni内电极MLCC开发的关键。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的问题，本专利技术的目的之一是提供一种钛酸钡核-锶锆钙壳结构的陶瓷介质材料。本专利技术的目的之二是提供钛酸钡核-锶锆钙壳结构的陶瓷介质材料的制备方法。为实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：一种钛酸钡核-锶锆钙壳结构的陶瓷介质材料，包含主材料、改性添加剂和烧结助剂，其特征在于，所述的主材料化学式为：(Cax1Ba1-x1)(Siy1Zry2Ti1-y1-y2)O3，所述的改性添加剂为Nx02，N为Sn、La、Y、Dy、Ho和Er中的一种；所述的烧结助剂为Mx02，M为Si、Fe、Mg、Mn中的一种。优选地，所述的主材料化学式中，0.1＜x1＜0.3，0.1＜y1＜0.5，0.05＜y2＜0.15。优选地，所述改性添加剂、烧结助剂和主材料的重量配比为0.1-2:2-3:100。一种钛酸钡核-锶锆钙壳结构的陶瓷介质材料的制备方法，包含以下步骤：（1）主晶相结构合成：将钛酸钡粉体与锶源、钙源及锆源按比例混合，以无水乙醇和水的混合物为介质，在220-340℃环境下，控制pH为2.2-4.8恒压水热反应2-10h，干燥，烧结2-4h得具有钛酸钡核-锶锆钙壳结构的主晶相材料；（2）掺杂改性：将（1）所得主晶相材料与改性添加剂按比例混合，加入树脂和适量无水乙醇，球磨12-48h后，干燥12h，得掺杂改性的钛酸钡芯-锶锆钙壳结构前驱体材料；（3）烧结：将（2）所得的前驱体材料与烧结助剂混合，加入适量乙醇球磨，加入树脂造粒并压成小圆片，在小圆片两边涂覆镍浆，于还原气氛炉中1200-1350℃、氧分压8-14Pa烧结1-4小时，然后再于600-950℃、氧分压为9-13Pa的环境退火2-6小时，即得成品。优选地，所述步骤（2）和（3）中的树脂包含聚乙烯醇、环氧树脂。优选地，所述步骤（3）中的还原气氛为氮气或氢气。优选地，所述步骤（1）中的锶源为钛酸锶或氧化锶中的一种，钙源为氧化钙、碳酸钙或氢氧化钙中的一种，锆源为氧化锆、CaZrO3中的一种，无水乙醇与水的混合比为(0.05-0.2):1。进一步优选地，所述步骤（2）中树脂的质量分数为（0.5-2）%。本专利技术的有益效果1、与现有技术相比，本专利技术采用纳米级的钛酸钡粉体，材料粒径小，粒度分布均匀，具有较大的比表面积和优异的介电性能，与锶源，钙源及锆源水热反应合成了具有钛酸钡芯-锶锆钙壳结构前驱体材料，该核壳结构可通过调控配比，水热反应温度，时间等参数调控芯壳厚度及物质的量，进而调节介质材料的介电常数及其温度系数等性能参数，使产品容量高，并且损耗低，容量稳定性好，适合用于调谐电路及滤波电路应用；2、在主晶相材料核壳结构的基础上掺杂有适量受主离子Sn、La、Y、Dy、Ho和Er，使得陶瓷材料在还原性气氛中烧结可保持一定的绝缘性；3、由于掺杂了改性物，钛酸钡复合粒子可以保证在中性或者还原气氛中，钛酸钡基介电陶瓷在此气氛条件下不被烧结成为半导体，而且使得MLCC拥有足够的绝缘电阻和优异的介电性能。在此条件下，使得MLCC可以采用Ni，Mn等贱金属及其合金代替Ag，Pb等贵金属材料作为内电极材料，降低了工业成本；4、所制得的钛酸钡复合粒子粉体粒度均匀、杂质少，且工艺简单、产率高、成本低、易于实现规模化工业生产。此外，烧结过程中添加的烧结助剂可进一步调控材料材料的介电常数及温度性质，可满足精细尺度的调控要求。具体实施方式本专利技术的主旨是在瓷浆制备中，通过控制瓷料材料主晶相核壳结构，制备了抗还原陶瓷介质。下面结合实施例对本专利技术的内容作进一步详述，实施例中所提及的内容并非对本专利技术的限定，制备方法中温度、时间及材料的选择可因地制宜而对结果并无实质性影响。实施例1一种抗还原介质陶瓷材料，包括主材料，改性添加剂和烧结助剂，所述主材料的化学式为:(Ca0.2Ba0.8)(Si0.1Zr0.1Ti0.8)O3；所述的改性添加剂为Y203，其中，所述烧结助剂为Si02，所述烧结助剂与主材料的重量份配比为2:100。将纳米级的钛酸钡粉体，与氧化锶，氧化锆及碳酸钙按照上述化学式比例混合，以无水乙醇及水的混合物为介质，其中，无本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种钛酸钡核‑锶锆钙壳结构的陶瓷介质材料，其特征在于，制备原料包含主材料、改性添加剂和烧结助剂，所述的主材料化学式为：( Cax1Ba1‑x1 )( Siy1Zry2Ti1‑y1‑y2)O3，所述的改性添加剂为Nx02，N为Sn、La、Y、Dy、Ho和Er中的一种；所述的烧结助剂为Mx02，M为Si、Fe、Mg、Mn中的一种。
【技术特征摘要】
1.一种钛酸钡核-锶锆钙壳结构的陶瓷介质材料，其特征在于，制备原料包含主材料、改性添加剂和烧结助剂，所述的主材料化学式为：(Cax1Ba1-x1)(Siy1Zry2Ti1-y1-y2)O3，所述的改性添加剂为Nx02，N为Sn、La、Y、Dy、Ho和Er中的一种；所述的烧结助剂为Mx02，M为Si、Fe、Mg、Mn中的一种。2.根据权利要求1所述的钛酸钡核-锶锆钙壳结构的陶瓷介质材料，其特征在于，所述的主材料化学式中，0.1＜x1＜0.3，0.1＜y1＜0.5，0.05＜y2＜0.15。3.根据权利要求1所述的钛酸钡核-锶锆钙壳结构的陶瓷介质材料，其特征在于，所述改性添加剂、烧结助剂和主材料的重量配比为0.1-2:2-3:100。4.根据权利要求1-3所述的钛酸钡核-锶锆钙壳结构的陶瓷介质材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：（1）主晶相结构合成：将钛酸钡粉体与锶源、钙源及锆源按比例混合，以无水乙醇和水的混合物为介质，在220-340℃环境下，控制pH为2.2-4.8恒压水热反应2-10h，干燥，烧结2-4h得具有钛酸钡核-锶锆钙壳结构的主晶相材料；（2）掺杂改性：将（1）所得主晶相材料与改性添加剂按比例...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭铁缆，周洁，廖晶晶，张学华，
申请(专利权)人：湖南先导电子陶瓷科技产业园发展有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43
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