本發(fā)明屬于電容器領(lǐng)域，具體涉及一種電容器電介質(zhì)及其制備方法。

背景技術(shù)：

彩電、計算機、通迅、航空航天、導(dǎo)彈、航海等領(lǐng)域迫切需要擊穿電壓高、溫度穩(wěn)定性好、可靠性高、小型化、大容量的陶瓷電容器。為了實現(xiàn)陶瓷電容器的小型化和大容量，要求陶瓷電容器的電介質(zhì)具有高介電常數(shù)；為了實現(xiàn)陶瓷電容器的擊穿電壓高，要求陶瓷電容器的電介質(zhì)耐電壓高；同時，隨著人們對身體健康及環(huán)境保護的日益重視，要求陶瓷電容器的電介質(zhì)在制備、使用及廢棄的過程中不會對人體和環(huán)境造成危害，因而要求陶瓷電容器的電介質(zhì)不含鉛、鎘等金屬元素。

目前，通常用于生產(chǎn)高壓陶瓷電容器的電介質(zhì)中含有一定量的鉛，這不僅在陶瓷電容器的生產(chǎn)、使用和廢棄過程中對人體和環(huán)境造成危害，而且對陶瓷電容器的性能穩(wěn)定性也有不良影響。例如，中國期刊《江蘇陶瓷》1999年第2期在“batio3系低溫燒成高介x7r電容器瓷料”一文中公開了一種batio3中低溫燒成高介滿足x7r特性的電容器瓷料介質(zhì)，該介質(zhì)所含的低熔點玻璃料是硼硅酸鉛低熔點玻璃，介質(zhì)是含鉛的，并且未涉及耐電壓，介電常數(shù)小于3500。又如，中國發(fā)明專利申請公開說明書cn1212443a(發(fā)明名稱為“高介高性能中溫燒結(jié)片式多層瓷介電容器瓷料”，專利申請?zhí)枮?7117286.2)，所公開的陶瓷電容器瓷料雖然介電常數(shù)高(介電常數(shù)≥16000)，但耐電壓較差(耐電壓為700v/mm)，另外其組分含有一定量的鉛。還有，中國發(fā)明專利申請公開說明書cn1212444a(發(fā)明名稱為“高性能中溫燒結(jié)片式多層瓷介電容器瓷料”，專利申請?zhí)枮?7117287.0)，所公開的電容器瓷料介電常數(shù)太小(介電常數(shù)為3000)，介質(zhì)損耗小于1.5％，且耐電壓較低(耐電壓為860v/mm)，另外其組分含有一定量的鉛。

有些陶瓷電容器的電介質(zhì)雖然不含鉛，在陶瓷電容器的生產(chǎn)、使用和廢棄過程中對人體和環(huán)境的危害較小，但是其介電常數(shù)太小，且/或耐電壓較低。例如，中國期刊《電子元件與材料》1989年第5期在“高介高壓2b4介質(zhì)陶瓷”一文中公開了一種高壓陶瓷電容器電介質(zhì)材料，這種介質(zhì)材料的介電常數(shù)太小(介電常數(shù)ε＝2500-2600)，tgδ＝0.5-1.4％，耐壓性較差(直流耐壓強度為7kv/mm)。又如，中國發(fā)明專利申請公開說明書cn1306288a(發(fā)明名稱為“一種高壓陶瓷電容器電介質(zhì)”，專利申請?zhí)枮?0112050.6)公開的電容器陶瓷介質(zhì)雖屬無鉛介質(zhì)材料，其直流耐電壓可以達到10kv/mm以上，但介電常數(shù)太小(介電常數(shù)為1860-3300)，燒結(jié)溫度較高(燒結(jié)溫度為1260-1400℃)。還有，中國發(fā)明專利申請公開說明書cn1619726a(發(fā)明名稱為“一種中低溫燒結(jié)高壓陶瓷電容器電介質(zhì)”，專利申請?zhí)枮?00410041863.x)，其各組分的重量百分比含量為：batio360-90％、srtio31-20％、cazro30.1-10％、nb2o50.01-1％、mgo0.01-1％、ceo20.01-0.8％、zno0.01-0.6％、co2o30.03-1％、鉍鋰固溶體0.05-10％，其介電常數(shù)為2000-3000，耐電壓為6kv/mm以上，介電常數(shù)和耐電壓性仍不夠理想。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種電容器電介質(zhì)及其制備方法，該種電容器電介質(zhì)介電常數(shù)高，耐電壓高，電容溫度變化率小，符合y5u特性的要求，對環(huán)境無污染。

為了達到上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種電容器電介質(zhì)，該直流耐電壓可達25kv/mm以上，交流耐壓可達20kv/mm以上；介電常數(shù)為20000以上；介質(zhì)損耗小于0.2％；電容溫度變化率小，符合y5u特性的要求，所述電介質(zhì)包括以下按重量份數(shù)計的原料：batio345-55份、srzro320-30份、bazro315-25份、cazro315-25份、mgsno35-15份、ceo23-7份、mgo2-4份、co2o33-5份、basio31-5份、gd2o31-3份和nb2o51-3份。

進一步地，所述電介質(zhì)包括以下按重量份數(shù)計的原料：batio350份、srzro325份、bazro320份、cazro320份、mgsno310份、ceo25份、mgo3份、co2o34份、basio33份、gd2o32份和nb2o52份。

進一步地，所述batio3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料baco3和tio2按1:1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1150-1200℃保溫110-120分鐘，固相反應(yīng)合成batio3，冷卻后研磨過180-220目篩，備用。

進一步地，所述srzro3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料srco3和zro2按1:1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1150-1190℃保溫110-130分鐘，固相反應(yīng)合成srzro3，冷卻后研磨過180-220目篩，備用。

進一步地，所述bazro3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料bao和zro2按1:1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1150-1250℃保溫90-110分鐘，固相反應(yīng)合成bazro3，冷卻后研磨過180-220目篩，備用。

進一步地，所述cazro3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料cao和zro2按1:1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1180-1220℃保溫105-115分鐘，固相反應(yīng)合成cazro3，冷卻后研磨過180-220目篩，備用。

進一步地，所述mgsno3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料mgo和sno2按1:1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1180-1240℃保溫105-115分鐘，固相反應(yīng)合成mgsno3，冷卻后研磨過180-220目篩，備用。

上述的一種電容器電介質(zhì)的制備方法，按照以下步驟進行：

(1)按所述重量份配比稱取原料；

(2)將所有原料粉碎過90-110目篩，并混合均勻，得到混合料；

(3)對所述混合料進行烘干，之后加入粘合劑并進行造粒，得到顆粒狀物料；

(4)將步驟(3)得到顆粒狀物料壓制成生坯片，置于溫度為1240-1260℃的環(huán)境下，保溫40-50min，使生坯片排出粘合劑并燒結(jié)，即可。

進一步地，步驟(3)中所述的粘合劑采用重量百分比濃度為12％的聚乙烯醇水溶液,該聚乙烯醇水溶液的重量為經(jīng)上述步驟(2)烘干的混合料的重量的5-7％。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：

(1)本發(fā)明的電容器電介質(zhì)的介電常數(shù)高，可達20000以上；耐電壓高，直流耐電壓可達25kv/mm以上，交流耐壓可達20kv/mm以上；介質(zhì)損耗小，可小于0.2％，使用過程中性能穩(wěn)定性好，安全性高。因本發(fā)明的電容器電介質(zhì)介電常數(shù)高，能實現(xiàn)陶瓷電容器的小型化和大容量,同樣能降低成本；

(2)本發(fā)明的電容器電介質(zhì)采用中溫燒結(jié)，這樣能大大降低能耗和電容器的生產(chǎn)成本，另外，本發(fā)明的電容器電介質(zhì)組分中不含鉛和鎘，對環(huán)境無污染，符合綠色環(huán)保的標準；

(3)本發(fā)明的電容器電介質(zhì)的電容溫度變化率小，符合y5u特性的要求，且制備簡單方便，適宜大規(guī)模生產(chǎn)。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的具體實施方式作進一步描述，以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護范圍。

實施例1

一種電容器電介質(zhì)，稱取以下原料：batio345kg、srzro320kg、bazro315kg、cazro315kg、mgsno35kg、ceo23-7kg、mgo2kg、co2o33kg、basio31kg、gd2o31kg和nb2o51kg。

其中，上述的batio3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料baco3和tio2按1:1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1150℃保溫110分鐘，固相反應(yīng)合成batio3，冷卻后研磨過180目篩，備用；

上述的srzro3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料srco3和zro2按1:1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1150℃保溫110分鐘，固相反應(yīng)合成srzro3，冷卻后研磨過180目篩，備用；

上述的bazro3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料bao和zro2按1:1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1150℃保溫90分鐘，固相反應(yīng)合成bazro3，冷卻后研磨過180目篩，備用；

上述的cazro3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料cao和zro2按1:1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1180℃保溫105分鐘，固相反應(yīng)合成cazro3，冷卻后研磨過180目篩，備用；

上述的mgsno3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料mgo和sno2按1:1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1180℃保溫105分鐘，固相反應(yīng)合成mgsno3，冷卻后研磨過180目篩，備用。

上述的一種電容器電介質(zhì)的制備方法，按照以下步驟進行：

(1)將上述的所有原料粉碎過90目篩，并混合均勻，得到混合料；

(2)對所述混合料進行烘干，之后加入粘合劑并進行造粒，得到顆粒狀物料，這里的粘合劑采用重量百分比濃度為12％的聚乙烯醇水溶液,該聚乙烯醇水溶液的重量為經(jīng)上述步驟(1)烘干的混合料的重量的5％；

(3)將步驟(2)得到顆粒狀物料壓制成生坯片，置于溫度為1240℃的環(huán)境下，保溫40min，使生坯片排出粘合劑并燒結(jié)，即得到本發(fā)明的電容器電介質(zhì)。

實施例2

一種電容器電介質(zhì)，稱取以下原料：batio350kg、srzro325kg、bazro320kg、cazro320kg、mgsno310kg、ceo25kg、mgo3kg、co2o34kg、basio33kg、gd2o32kg和nb2o52kg。

其中，上述的batio3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料baco3和tio2按1:1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1180℃保溫115分鐘，固相反應(yīng)合成batio3，冷卻后研磨過200目篩，備用；

上述的srzro3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料srco3和zro2按1:1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1170℃保溫120分鐘，固相反應(yīng)合成srzro3，冷卻后研磨過200目篩，備用；

上述的bazro3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料bao和zro2按1:1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1200℃保溫100分鐘，固相反應(yīng)合成bazro3，冷卻后研磨過200目篩，備用；

上述的cazro3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料cao和zro2按1:1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1200℃保溫110分鐘，固相反應(yīng)合成cazro3，冷卻后研磨過200目篩，備用；

上述的mgsno3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料mgo和sno2按1:1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1210℃保溫110分鐘，固相反應(yīng)合成mgsno3，冷卻后研磨過200目篩，備用。

上述的一種電容器電介質(zhì)的制備方法，按照以下步驟進行：

(1)將上述的所有原料粉碎過100目篩，并混合均勻，得到混合料；

(2)對所述混合料進行烘干，之后加入粘合劑并進行造粒，得到顆粒狀物料，這里的粘合劑采用重量百分比濃度為12％的聚乙烯醇水溶液,該聚乙烯醇水溶液的重量為經(jīng)上述步驟(1)烘干的混合料的重量的6％；

(3)將步驟(2)得到顆粒狀物料壓制成生坯片，置于溫度為1250℃的環(huán)境下，保溫45min，使生坯片排出粘合劑并燒結(jié)，即得到本發(fā)明的電容器電介質(zhì)。

實施例3

一種電容器電介質(zhì)，稱取以下原料：batio355kg、srzro330kg、bazro325kg、cazro325kg、mgsno315kg、ceo27kg、mgo4kg、co2o35kg、basio35kg、gd2o33kg和nb2o53kg。

其中，上述的batio3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料baco3和tio2按1:1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1200℃保溫120分鐘，固相反應(yīng)合成batio3，冷卻后研磨過220目篩，備用；

上述的srzro3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料srco3和zro2按1:1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1190℃保溫130分鐘，固相反應(yīng)合成srzro3，冷卻后研磨過220目篩，備用；

上述的bazro3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料bao和zro2按1:1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1250℃保溫110分鐘，固相反應(yīng)合成bazro3，冷卻后研磨過220目篩，備用；

上述的cazro3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料cao和zro2按1:1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1220℃保溫115分鐘，固相反應(yīng)合成cazro3，冷卻后研磨過220目篩，備用；

上述的mgsno3是采用如下工藝制備：將常規(guī)的化學(xué)原料mgo和sno2按1:1摩爾比配料，研磨混合均勻后放入氧化鋁坩堝內(nèi)于1240℃保溫115分鐘，固相反應(yīng)合成mgsno3，冷卻后研磨過220目篩，備用。

上述的一種電容器電介質(zhì)的制備方法，按照以下步驟進行：

(1)將上述的所有原料粉碎過110目篩，并混合均勻，得到混合料；

(2)對所述混合料進行烘干，之后加入粘合劑并進行造粒，得到顆粒狀物料，這里的粘合劑采用重量百分比濃度為12％的聚乙烯醇水溶液,該聚乙烯醇水溶液的重量為經(jīng)上述步驟(1)烘干的混合料的重量的7％；

(3)將步驟(2)得到顆粒狀物料壓制成生坯片，置于溫度為1260℃的環(huán)境下，保溫50min，使生坯片排出粘合劑并燒結(jié)，即得到本發(fā)明的電容器電介質(zhì)。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。