【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电子陶瓷材料，特别是涉及一种硼硅酸盐玻璃助烧的x9r型mlcc介质材料及其制备方法。
技术介绍
1、多层陶瓷电容器(multilayer ceramic capacitor，mlcc)是电子工业领域应用最为广泛的片式无源器件之一，在航空航天、电动汽车等应用方向加速发展的背景下，面临日益严峻的温度稳定性挑战。上述工况下，介温稳定温度区间在-55至125℃与150℃的x7r与x8r型mlcc已无法满足高温环境下的容值变化率(δc/c25℃≤±15％)要求。因此，x9r型mlcc及其所用介质材料成为了近年来研究的热点。
2、在钛酸钡(batio3)和其他钙钛矿结构复杂氧化物固溶体构成的batio3基复合钙钛矿型介质材料的基础上，已经可以制备出介温稳定性满足x9r标准要求的mlcc介质材料。有研究人员通过以0.9bt-0.1bnt为“核”、以co元素和nd元素形成的表面包覆层为“壳”，得到具有高介电常数、低室温介电损耗、宽介温稳定温度范围和良好绝缘特性的x9r型mlcc介质材料。但材料的低频介电损耗在高温段上升较为明显，须通过进一步提升其烧结质量来加以克服。考虑到介质材料晶粒的“核-壳”结构形成与烧结过程存在直接关联，单纯改变烧结制度会影响“核-壳”结构的稳定形成，继而劣化材料的介温稳定性，因此并不可行。通过引入烧结助剂来改善介质材料的烧结质量成为了可选手段。现有工作中，一般在1250℃以下煅烧sio2、b2o3、al2o3、cao、tio2等氧化物及其对应水合物、碳酸盐的混合物来制备玻璃态烧结助剂，往往无法得到均
技术实现思路
1、本专利技术提供一种硼硅酸盐玻璃助烧的x9r型mlcc介质材料及其制备方法，用于克服现有技术中介质材料烧结质量有待提升、高温段低频介电损耗较高、烧结助剂性能稳定性不佳等缺点，提供的mlcc介质材料具有介温稳定性达到eiax9r标准、烧结温度低、介电损耗低、低介电损耗温度范围宽、电阻率高的特点。
2、为实现上述目的，本专利技术提出一种硼硅酸盐玻璃助烧的x9r型mlcc介质材料，其特征在于，所述mlcc介质材料的主要成分为(1-x)bati1-yceyo3-x(bi0.5na0.5)tio3固溶体，其摩尔百分比为92～96％，其中，0＜x≤0.20，0.002≤y≤0.04；辅助成分为由nb2o5、mno2、zno和mgo构成的复合掺杂剂，其摩尔百分比为4～8％；烧结助剂为硼硅酸盐玻璃，其添加量为固溶体和复合掺杂剂总质量的1～5％；所述硼硅酸盐玻璃由sio2、b2o3、cao、al2o3、zro2与x2o组成，其中x为li、na和k中的一种或多种；
3、所述mlcc介质材料的介温特性符合eiax9r标准，即在-55～200℃温度范围内δεr/εr25℃≤±15％，所需烧结温度不高于1100℃，室温介电常数为1650～1850，室温介电损耗≤0.02，介电损耗≤0.02的温度范围宽于0～200℃，室温电阻率≥1011ω·cm。
4、本专利技术还提供了上述硼硅酸盐玻璃助烧的x9r型mlcc介质材料的制备方法，包括以下步骤：
5、s1：根据bati1-yceyo3组成中y的取值，按摩尔百分比称取baco3、tio2与ceo2，球磨、烘干、过筛、加热与保温，得到bati1-yceyo3粉体；
6、s2：称取bi2o3、na2co3与tio2，球磨、烘干、过筛、加热与保温，得到(bi0.5na0.5)tio3粉体；
7、s3：按照(1-x):x的化学计量比称取bati1-yceyo3粉体与(bi0.5na0.5)tio3粉体，球磨、烘干、过筛、加热与保温，得到(1-x)bati1-yceyo3-x(bi0.5na0.5)tio3固溶体；
8、s4：按质量百分比称取sio2、b2o3、cao、al2o3、zro2与x2o，混匀、熔炼、水淬，得到硼硅酸盐玻璃渣，将所述硼硅酸盐玻璃渣球磨、烘干、过筛，得到硼硅酸盐玻璃粉；
9、s5：按比例称取(1-x)bati1-yceyo3-x(bi0.5na0.5)tio3固溶体、由nb2o5、mno2、zno与mgo组成的复合掺杂剂以及硼硅酸盐玻璃粉，球磨、烘干、过筛，得到原料粉体；
10、s6：将所述原料粉体与聚乙烯醇溶液混合后进行造粒，压制成型得到生坯；
11、s7：将所述生坯置于空气气氛中，加热并保温，然后继续加热并保温，冷却，得到硼硅酸盐玻璃助烧的x9r型mlcc介质材料。
12、与现有技术相比，本专利技术的有益效果有：
13、1、本专利技术提供的钛酸钡基x9r型高介mlcc介质材料，主要成分为(1-x)bati1-yceyo3-x(bi0.5na0.5)tio3固溶体。在制备固溶体时，没有以单纯的batio3陶瓷和(bi0.5na0.5)tio3陶瓷作为原料，而是先通过在batio3陶瓷中添加微量的ce和稍过量的ba，使适量ce元素掺杂进入陶瓷ti位(b位)中，随后将其与适量(bi0.5na0.5)tio3进行固溶，从而对固溶体的介温特性产生额外的优化作用。由于ce4+离子具有大于ti4+离子的半径，能够局部扩展陶瓷晶体结构中相邻ti-o八面体的体积，增大ti4+离子的极化能力，因此可以在不过度降低batio3陶瓷居里温度的同时，有效提升其峰值介电常数。在此基础上引入(bi0.5na0.5)tio3来提升固溶体的居里温度，使所得(1-x)bati1-yceyo3-x(bi0.5na0.5)tio3固溶体具有高于现有batio3-(bi0.5na0.5)tio3固溶体的峰值介电常数。
14、2、本专利技术在(1-x)bati1-yceyo3-x(bi0.5na0.5)tio3固溶体的基础上，引入由nb2o5、mgo、mno2与zno构成的复合添加剂，其中nb2o5通过在(1-x)bati1-yceyo3-x(bi0.5na0.5)tio3固溶体晶粒中引入非均匀分布的nb元素掺杂，形成具有特殊介温特性的“核-壳”结构晶粒，从而增强了陶瓷的介温稳定性；mgo中的mg2+离子本身就可以在batio3陶瓷中形成“核-壳”结构，额外添加mgo后，mg2+离子与nb5+离子在烧结过程中同时向固溶体晶粒内部发生扩散，前者对后者的非均匀分布状态形成有效的稳定作用，避免因陶瓷b位中ce掺杂元素的引入而导致nb元素的不受控扩散，进而破坏陶瓷晶粒中的“核-壳”结构。此外，mno2与zno可以和nb2o5、mgo产生协同效应，一方面在较低烧结温度下保证了陶瓷晶粒“核-壳”结构的稳定形成，另一方面则部分抑制了硼硅酸盐玻璃与基体陶瓷之间的界面反应，减轻其对“核-壳”结构产生的负面影响，从而维持了介质材料的介温稳定性。
15、3、本专利技术提供的x9r型mlcc介质材料使用由sio2、b2o3、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硼硅酸盐玻璃助烧的X9R型MLCC介质材料，其特征在于，所述MLCC介质材料的主要成分为(1-x)BaTi1-yCeyO3-x(Bi0.5Na0.5)TiO3固溶体，其摩尔百分比为92～96％，其中，0＜x≤0.20，0.002≤y≤0.04；辅助成分为由Nb2O5、MnO2、ZnO和MgO构成的复合掺杂剂，其摩尔百分比为4～8％；烧结助剂为硼硅酸盐玻璃，其添加量为固溶体和复合掺杂剂总质量的1～5％；所述硼硅酸盐玻璃由SiO2、B2O3、CaO、Al2O3、ZrO2与X2O组成，其中X为Li、Na和K中的一种或多种；
2.根据权利要求1所述的MLCC介质材料，其特征在于，复合掺杂剂中各组分的摩尔百分比如下：
3.根据权利要求1所述的MLCC介质材料，其特征在于，硼硅酸盐玻璃中各组分的质量百分比如下：
4.一种如权利要求1～3任一项所述的硼硅酸盐玻璃助烧的X9R型MLCC介质材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述球磨为在球磨机中以300～500rpm转速球磨
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤S2中，Bi2O3、Na2CO3与TiO2的质量比为(1～1.05):1:4。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤S3中，所述球磨为在球磨机中以1000～1200rpm转速球磨8～16h；
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，所述熔炼为以5～10℃/min的升温速率从室温升温至1500～1550℃并在对应温度下保温2～4h，得到熔融玻璃液；
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤S5中，所述球磨为在球磨机中以1000～1200rpm转速球磨8～16h；
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S7的具体过程为：将所述生坯放入马弗炉中，在空气气氛中以3～5℃/min的升温速率从室温升温至400～500℃，并在对应温度下保温2～4h，然后继续以3～5℃/min的升温速率升温至1000～1100℃，并在对应温度下保温2～3h，随炉冷却，得到硼硅酸盐玻璃助烧的X9R型MLCC介质材料。
...【技术特征摘要】
1.一种硼硅酸盐玻璃助烧的x9r型mlcc介质材料，其特征在于，所述mlcc介质材料的主要成分为(1-x)bati1-yceyo3-x(bi0.5na0.5)tio3固溶体，其摩尔百分比为92～96％，其中，0＜x≤0.20，0.002≤y≤0.04；辅助成分为由nb2o5、mno2、zno和mgo构成的复合掺杂剂，其摩尔百分比为4～8％；烧结助剂为硼硅酸盐玻璃，其添加量为固溶体和复合掺杂剂总质量的1～5％；所述硼硅酸盐玻璃由sio2、b2o3、cao、al2o3、zro2与x2o组成，其中x为li、na和k中的一种或多种；
2.根据权利要求1所述的mlcc介质材料，其特征在于，复合掺杂剂中各组分的摩尔百分比如下：
3.根据权利要求1所述的mlcc介质材料，其特征在于，硼硅酸盐玻璃中各组分的质量百分比如下：
4.一种如权利要求1～3任一项所述的硼硅酸盐玻璃助烧的x9r型mlcc介质材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，在步骤s1中，所述球磨为在球磨机中以300～500rpm转...
【专利技术属性】
技术研发人员：张为军，汪丰麟，毛海军，陈兴宇，刘卓峰，李巍，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
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