高介電常數電容器粉體材料的製備方法

2023-04-29 22:55:26

高介電常數電容器粉體材料的製備方法
【專利摘要】本發明公開一種高介電常數電容器粉體材料的製備方法。該方法包括以下步驟：（1）製備粉體顆粒內層材料BaTi0.9Zr0.1O3；（2）製備「芯-殼」結構粉體。本發明所制材料介電常數高，溫度特性符合EIAY5V型電容器的要求。
【專利說明】高介電常數電容器粉體材料的製備方法
【技術領域】[0001]本發明涉及超大容量電容器瓷粉的製備技術，具體地說是涉及納米或微米級粉體的「芯-殼」結構的高介電常數電容器粉體材料的製備方法。
【背景技術】
[0002]隨著表面貼裝技術的應用範圍從音像產品等消費類家用電器向計算機及外部設備、通信、工業自動化、醫療電子、辦公自動化、汽車電子、測量儀器、航空航天及軍事電子裝備等領域的擴展和滲透，各類高性能元器件得到了飛速發展，順應這一發展潮流，表面組裝元件已成為電子元器件的主流產品，並朝著微型化、高性能化的方向發展。目前，高介電性能的陶瓷電容器在電子線路中特別是高檔電子儀器如便攜筆記本電腦、移動通訊中的手機、汽車電話中得到了廣泛的應用。
[0003]本 申請人:的在先專利CN201210202702.9公開的分步式回流法製備了溫度穩定型瓷粉材料，但其介電常數值仍然沒有突出的變化，電容器的介電性能難於進一步提高。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在於提供一種高介電常數電容器粉體材料的製備方法，以利用該方法製備介電常數有更顯著提高的電容器粉體材料。
[0005]本發明的目的是這樣實現的:
高介電常數電容器粉體材料的製備方法包括以下步驟:
(1)製備粉體顆粒內層材料BaTia9Zrtl.A
1-A.將分析純TiCl4緩慢滴入ZrOCl2的鹽酸溶液中，然後向該溶液中緩慢滴加體積濃度為8~15%的氨水，調pH值為7±0.5，使Tia9ZraiO2+沉澱，真空抽濾得Tia9ZraiO2濾餅，濾餅加入蒸餾水中製成漿體；
1-B.將Ba(OH)2? 8H20溶解於煮沸的蒸餾水中製成溶液，再與Tia9ZraiO2漿體混合，控制反應溫度為95-100°C，在攪拌下反應2~4小時，洗滌、烘乾後得到粒徑為5(T90nm的BaTia9Zra A 粉體;
(2)製備「芯-殼」結構粉體
2-A.將分析純TiCl4緩慢水解，然後向該溶液中緩慢滴加體積濃度為8~15%的氨水，調PH值為7±0.5，使TiO2+沉澱，真空抽濾得TiO2濾餅，濾餅加入蒸餾水中製成漿體；
2-B.將Ba(OH)2 ? 8H20和CaCl2溶解於煮沸的蒸餾水中製成溶液，與2-A步所制TiO2漿體混合，得混合漿料，其中，Ba:Ca:Ti=0.999:0.001:1~0.9:0.1:1 ；
2-C.將步驟(1)中所制BaTia9ZraiO3粉體倒入步驟(2)所制的混合漿料中，控制反應溫度為95-100°C，在攪拌下反應2~4小時，洗滌、烘乾後即得到具有「芯-殼」結構的納米瓷粉 xBaTi0 9Zr0 jOg-y (Ba, Ca) TiO3,其中 x:y=3:7~6:4。
[0006]將第(2)步所制陶瓷粉體在600-1000°C進行預燒，保溫時間為I小時；然後與8%PVA水溶液混合均勻，壓片成形；排除黏合劑後進行燒結，在1100-1250°C保溫0.5-1小時；將燒結後的材料進行上電極和燒電極後進行測試。
[0007]本發明的高介電常數電容器粉體材料的製備方法中，優選按以下方案:Ba:Ca:Ti=0.999:0.001:1，x:y=4:6。
[0008]本發明的製備方法，選擇適宜的原料、配比及製備工藝，各種元素按照化學計量比進行配料，所制電容器粉體材料在工作溫度範圍內的介電常數得到顯著提高。本發明通過控制元素的添加量，不僅介電常數可高達183670至232000 (測試頻率為1kHz)，而且通過「芯殼」結構的設計以及材料居裡點的控制，使得所制材料的溫度特性符合EIA Y5V型電容器的要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1本發明製備方法的工藝流程圖；
圖2為實施例4所制電容器陶瓷材料的SEM照片(粒徑均勻，尺寸約2 ym)；
圖3為實施例1、4、5所制樣品的XRD譜圖，屬於鈣鈦礦四方相結構，未見雜峰，說明製備所得的材料具備鈦酸鋇的結構，是鈦酸鋇基固溶體，而且沒有其他雜相產生。
【具體實施方式】
[0010]下面通過實施例更加詳細地說明本發明，但以下實施例僅是說明性的，本發明的保護範圍並不受這些實施例的限制。
[0011]以下實施例中所用原料均為市售原料。
[0012]實施例1:
(1)採用回流法製備粉體顆粒內層材料BaTia 9Zr0.:03
1-A.將分析純TiCl4緩慢滴入ZrOCl2的鹽酸溶液中，然後向該溶液中緩慢滴加體積濃度為8-15%的氨水，調pH值為7±0.5，使Tia9ZraiO2+沉澱，然後真空抽濾，可以得到Tia9Zrtl lO2濾餅，加入蒸餾水中打成漿體。
[0013]1-B.將Ba (OH)2 *8H20溶解在煮沸的蒸餾水中，待完全溶解後，與Tia9Zra從漿體混合，控制反應溫度為95-100°C，在攪拌下反應2-4小時，洗滌、烘乾後得到粒徑為50-90nm的粉體 BaTia9ZraiO315
[0014](2)回流法製備「芯-殼」結構粉體
2-A.將分析純TiCl4緩慢水解，然後向該溶液中緩慢滴加8-15%的氨水，調pH值為.7±0.5，使TiO2+沉澱，然後真空抽濾，可以得到TiO2濾餅。
[0015]2-B.Ba(OH)2 ? 8H20、CaCl2及TiO2按如下摩爾配比關係稱量原料:Ba:Ca:Ti=0.999:0.001:1 ;將Ba(OH)2 ? 8H20和CaCl2溶解於煮沸的蒸餾水中製成溶液，與.2-A步所制TiO2漿體混合，得混合漿料。
[0016]2-C.將步驟(1)中所制BaTitl.9Zr0.:03粉體倒入步驟2_B所制的混合漿料中，BaTia9Zra A與(Ba，Ca) TiO3摩爾比為3: 7，控制反應溫度為95_100°C，在攪拌下反應2~4小時，洗滌、烘乾後即得到具有「芯-殼」結構的納米瓷粉SBaTia9ZraiO3-TBaa 999CaacmTiO3t5
[0017](3)將第(2)步所制陶瓷粉體在800°C進行預燒，保溫時間為I小時；然後與8%PVA水溶液混合均勻，壓片成形；排除黏合劑後進行燒結，在1150°C保溫I小時；將燒結後的材料進行上電極和燒電極後進行測試，工藝參數見表1，其性能見表2。[0018]實施例2:
基本工藝同實例1，改變BaTia9ZraiO3和Baa 999CaacmTiO3的摩爾比為4:6，製得4BaTi。.9Zr0.!O3-GBa0^99Ca0.001Ti03納米粉體，再經燒結(同實施例1工藝)並將燒結後的材料進行上電極和燒電極後進行測試，工藝參數見表1，其性能見表2。
[0019]實施例3:
基本工藝同實例1，改變BaTia9ZraiO3和Baa 999CaacmTiO3的摩爾比為4:6，製得4BaTi。.9ZrQ.AIBaa 999CaacitllTiO3納米粉體，經預燒結(工藝同實施例1)，再經1150°C，保溫0.5小時進行燒結，並將燒結後的材料進行上電極和燒電極後進行測試，工藝參數見表1，其性能見表2。
[0020]實施例4:
基本工藝同實例I Jj^BaTia9ZraiO3和Baa 999CaatltllTiO3的摩爾比為4:6，以分步回流法製備出ABaTia9ZraPdBaa 999Cac1.CltllTiO3納米粉體；將陶瓷粉體在1200°C燒結，其餘同實例I，工藝參數見表1，其性能見表2。
[0021]實施例5:
基本工藝同實例1，即BaTia9ZraiO3和Baa 995Caatltl5TiO3的摩爾比為4:6，以分步回流法製備出4BaTi0.9Zr0.A-GBaa 995Caa 005TiO3納米粉體；將陶瓷粉體在1230°C燒結，其餘同實施例I，工藝參數見表1，其性能見表2。
[0022]實施例6:
基本工藝同實例1，即BaTia9Zra A和`Baa99CaatllTiO3的物質的量的比為6:4，以分步回流法製備出GBaTia9ZraiO3IBaa99`CaaQ1TiO_米粉體；將陶瓷粉體在1230°C燒結，其餘同實施例I，工藝參數見表1，其性能見表2。
[0023]表1
【權利要求】
1.一種高介電常數電容器粉體材料的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟: (1)製備粉體顆粒內層材料BaTia9Zrtl.A 1-A.將分析純TiCl4緩慢滴入ZrOCl2的鹽酸溶液中，然後向該溶液中緩慢滴加體積濃度為8~15%的氨水，調pH值為7±0.5，使Tia9ZraiO2+沉澱，真空抽濾得Tia9ZraiO2濾餅，濾餅加入蒸餾水中製成漿體； 1-B.將Ba(OH)2? 8H20溶解於煮沸的蒸餾水中製成溶液，再與Tia9ZraiO2漿體混合，控制反應溫度為95-100°C，在攪拌下反應2~4小時，洗滌、烘乾後得到粒徑為5(T90nm的BaTia9Zra A 粉體; (2)製備「芯-殼」結構粉體 2-A.將分析純TiCl4緩慢水解，然後向該溶液中緩慢滴加體積濃度為8~15%的氨水，調pH值為7±0.5，使TiO2+沉澱，真空抽濾得TiO2濾餅，濾餅加入蒸餾水中製成漿體； 2-B.將Ba(OH)2 ? 8H20和CaCl2溶解於煮沸的蒸餾水中製成溶液，與2-A步所制TiO2漿體混合，得混合漿料，其中，Ba:Ca:Ti=0.999:0.001:1~0.9:0.1:1 ； 2-C.將步驟(1)中所制BaTia9ZraiO3粉體倒入步驟(2)所制的混合漿料中，控制反應溫度為95-100°C，在攪拌下反應2~4小時，洗滌、烘乾後即得到具有「芯-殼」結構的納米瓷粉 xBaTi0 9Zr0 jOg-y (Ba, Ca) TiO3,其中 x:y=3:7~6:4。
2.根據權利要求1所述的高介電常數電容器粉體材料的製備方法，其特徵在於:Ba:Ca:Ti=0.999:0.001:1，x:y=4:6。
【文檔編號】C04B35/49GK103496976SQ201310459627
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月30日 優先權日:2013年9月30日
【發明者】王靜, 宋林華, 李剛, 丁宇, 賈光, 王利勇, 王婷薇, 姚浩 申請人:河北大學