一種環保高壓陶瓷電容器介質材料及其製備方法與流程
2023-12-07 08:13:26 1
本發明涉及電容器材料
技術領域：
，具體涉及一種環保高壓陶瓷電容器介質材料及其製備方法。
背景技術：
：交流高壓陶瓷電容器是指應用於高電壓系統的瓷介質電容器。目前它主要應用於高電壓設備如避雷器、斷路器等的均壓部件、雷射器、高壓分壓器和電力傳輸電容器等方面。目前交流高壓陶瓷電容器所使用材料中往往含有大量的鉛、鎘元素，鉛、鎘元素是一種強汙染物元素，具有不可降解性，對人體和環境都會造成長期持久的傷害。另一方面現有的陶瓷電容器介質材料在高壓交流的場合應用時，容易由於發熱而發生擊穿破壞現象，而且對外加電場、溫度、放置時間等的依賴性較大，產品的容量在實際使用狀態下溫度變化率不夠穩定、介質損耗大，同時材料的介電常數較小，不能滿足電子線路小型化的需求，因此研發新的陶瓷介質材料具有重要的意義。技術實現要素：針對現有技術的缺陷，本發明的目的是提供一種環保高壓陶瓷電容器介質材料，該介質材料不含鉛鎘元素，綠色環保，材料的介電常數和耐壓值都有較大提高，介質損耗較低、受溫度變化影響較小，該介質材料適合於製備單片陶瓷電容器和多層片式陶瓷電容器，同時本發明的製備方法其成本較低、原料易得、且工藝簡明，具有較大的實用價值和良好的應用前景。本發明解決技術問題採用如下技術方案：本發明提供了一種環保高壓陶瓷電容器介質材料，包括以下重量份的原料：鈦酸鋇35-45份、鈦酸鍶15-25份、二氧化鈦5-10份、氧化鋁3-6份、氧化鋅2-4份、納米碳管0.01-0.05份、二氧化鋯5-8份、碳酸鈣4-6份、增強粘土0.3-0.9份、稀土氧化物2-3份、輔助添加劑0.5-2份。優選地，所述環保高壓陶瓷電容器介質材料包括以下重量份的原料：鈦酸鋇40份、鈦酸鍶20份、二氧化鈦8份、氧化鋁4.5份、氧化鋅3份、納米碳管0.03份、二氧化鋯6.5份、增強粘土0.6份、稀土氧化物2.5份、輔助添加劑1.3份。優選地，所述碳酸鈣為輕質碳酸鈣，並在280℃下高溫煅燒10分鐘。優選地，所述增強粘土為鋁礬土、高嶺土、凹凸棒土中的一種或幾種。優選地，所述稀土氧化物為氧化鑭、氧化鈰、氧化鐠中的一種或幾種。優選地，所述輔助添加劑為萘磺酸鹽、氟矽酸鈉按質量比1:1.5的混合物。本發明還提供了一種環保高壓陶瓷電容器介質材料的製備方法，包括以下步驟：步驟一，將二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅、納米碳管、稀土氧化物、二氧化鋯、適量的水混合加入溼式球磨機，球磨1.5-2.5小時，送入烘乾機中烘乾得到混合物a；步驟二，將步驟一製得的混合物a、鈦酸鋇、鈦酸鍶、碳酸鈣、增強粘土、稀土氧化物、輔助添加劑加入高速攪拌機中，在攪拌轉速300-400r/min下攪拌1-3小時，送入高溫燒結爐中，在惰性氣體保護下，將溫度升至950-980℃下燒結1-3小時，自然冷卻得到燒結混合物b；步驟三，將步驟二製得的混合料b、適量的水混合加入溼式球磨機中，球磨至直到粒度小於1μm後，利用噴霧乾燥器進行噴霧造粒，再送到成型機在25-35mpa下壓製成型，將成型坯體再送入高溫燒結爐中，在惰性氣體保護下，將溫度升至1260-1280℃下燒結2-4小時，以8-12℃/min的降溫速率，將溫度降至800-830℃，保溫1-2小時，自然冷卻，得到發明的環保高壓陶瓷電容器介質材料。優選地，所述一種環保高壓陶瓷電容器介質材料的製備步驟為：步驟一，將二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅、納米碳管、稀土氧化物、二氧化鋯、適量的水混合加入溼式球磨機，球磨2小時，送入烘乾機中烘乾得到混合物a；步驟二，將步驟一製得的混合物a、鈦酸鋇、鈦酸鍶、碳酸鈣、增強粘土、稀土氧化物、輔助添加劑加入高速攪拌機中，在攪拌轉速350r/min下攪拌2小時，送入高溫燒結爐中，在惰性氣體保護下，將溫度升至960℃下燒結2小時，自然冷卻得到燒結混合物b；步驟三，將步驟二製得的混合料b、適量的水混合加入溼式球磨機中，球磨至直到粒度小於1μm後，利用噴霧乾燥器進行噴霧造粒，再送到成型機在30mpa下壓製成型，將成型坯體再送入高溫燒結爐中，在惰性氣體保護下，將溫度升至1270℃下燒結3小時時，以10℃/min的降溫速率，將溫度降至820℃，保溫1.5小時，自然冷卻，得到發明的環保高壓陶瓷電容器介質材料。與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：（1）本發明的一種環保高壓陶瓷電容器介質材料通過添加煅燒後的碳酸鈣和增強粘土以及氧化鋁和氧化鋅，有效改善了陶瓷電容器介質材料的溫度特性，使其晶粒尺寸均勻，大大提高了材料的溫度穩定性。（2）本發明的一種環保高壓陶瓷電容器介質材料組分中不含鉛、鎘元素，對環境無汙染，環保效果較好。（3）本發明的一種環保高壓陶瓷電容器介質材料添加的稀土氧化物能大大減少材料的碎裂性，提高材料的力學性能。（4）本發明的一種環保高壓陶瓷電容器介質材料通過合理的配方和多次燒結的工藝，使得製備的介質材料的介電常數和耐壓值都有較大提高，介質損耗較低、受溫度變化影響較小，該介質材料適合於製備單片陶瓷電容器和多層片式陶瓷電容器。（4）本發明的一種環保高壓陶瓷電容器介質材料的的製備方法，其原料來源廣泛、生產成本低廉、工藝簡明，具有較高的實用價值和廣泛的應用前景。具體實施方式下面結合具體實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。實施例1.本實施例的一種環保高壓陶瓷電容器介質材料，包括以下重量份的原料：鈦酸鋇35份、鈦酸鍶15份、二氧化鈦5份、氧化鋁3份、氧化鋅2份、納米碳管0.01份、二氧化鋯5份、碳酸鈣4份、增強粘土0.3份、稀土氧化物2份、輔助添加劑0.5份。本實施例中碳酸鈣為輕質碳酸鈣，並在280℃下高溫煅燒10分鐘。本實施例中增強粘土凹凸棒土。本實施例中稀土氧化物為氧化鑭。本實施例中輔助添加劑為萘磺酸鹽、氟矽酸鈉按質量比1:1.5的混合物。本實施例的一種環保高壓陶瓷電容器介質材料的製備方法，包括以下步驟：步驟一，將二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅、納米碳管、稀土氧化物、二氧化鋯、適量的水混合加入溼式球磨機，球磨1.5小時，送入烘乾機中烘乾得到混合物a；步驟二，將步驟一製得的混合物a、鈦酸鋇、鈦酸鍶、碳酸鈣、增強粘土、稀土氧化物、輔助添加劑加入高速攪拌機中，在攪拌轉速300r/min下攪拌1小時，送入高溫燒結爐中，在惰性氣體保護下，將溫度升至950℃下燒結3小時，自然冷卻得到燒結混合物b；步驟三，將步驟二製得的混合料b、適量的水混合加入溼式球磨機中，球磨至直到粒度小於1μm後，利用噴霧乾燥器進行噴霧造粒，再送到成型機在25mpa下壓製成型，將成型坯體再送入高溫燒結爐中，在惰性氣體保護下，將溫度升至1260℃下燒結4小時，以8℃/min的降溫速率，將溫度降至800℃，保溫2小時，自然冷卻，得到發明的環保高壓陶瓷電容器介質材料。實施例2.本實施例的一種環保高壓陶瓷電容器介質材料，包括以下重量份的原料：鈦酸鋇45份、鈦酸鍶25份、二氧化鈦10份、氧化鋁6份、氧化鋅4份、納米碳管0.05份、二氧化鋯8份、碳酸鈣6份、增強粘土0.9份、稀土氧化物3份、輔助添加劑2份。本實施例中碳酸鈣為輕質碳酸鈣，並在280℃下高溫煅燒10分鐘。本實施例中增強粘土為高嶺土。本實施例中稀土氧化物為氧化鈰。本實施例中輔助添加劑為萘磺酸鹽、氟矽酸鈉按質量比1:1.5的混合物。本實施例的一種環保高壓陶瓷電容器介質材料的製備方法，包括以下步驟：步驟一，將二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅、納米碳管、稀土氧化物、二氧化鋯、適量的水混合加入溼式球磨機，球磨2.5小時，送入烘乾機中烘乾得到混合物a；步驟二，將步驟一製得的混合物a、鈦酸鋇、鈦酸鍶、碳酸鈣、增強粘土、稀土氧化物、輔助添加劑加入高速攪拌機中，在攪拌轉速400r/min下攪拌3小時，送入高溫燒結爐中，在惰性氣體保護下，將溫度升至980℃下燒結1小時，自然冷卻得到燒結混合物b；步驟三，將步驟二製得的混合料b、適量的水混合加入溼式球磨機中，球磨至直到粒度小於1μm後，利用噴霧乾燥器進行噴霧造粒，再送到成型機在35mpa下壓製成型，將成型坯體再送入高溫燒結爐中，在惰性氣體保護下，將溫度升至1280℃下燒結2小時，以12℃/min的降溫速率，將溫度降至830℃，保溫1小時，自然冷卻，得到發明的環保高壓陶瓷電容器介質材料。實施例3.本實施例的一種環保高壓陶瓷電容器介質材料，包括以下重量份的原料：鈦酸鋇40份、鈦酸鍶20份、二氧化鈦8份、氧化鋁4.5份、氧化鋅3份、納米碳管0.03份、二氧化鋯6.5份、增強粘土0.6份、稀土氧化物2.5份、輔助添加劑1.3份。本實施例中碳酸鈣為輕質碳酸鈣，並在280℃下高溫煅燒10分鐘。本實施例中增強粘土為鋁礬土。本實施例中稀土氧化物為氧化鐠。本實施例中輔助添加劑為萘磺酸鹽、氟矽酸鈉按質量比1:1.5的混合物。本實施例的一種環保高壓陶瓷電容器介質材料的製備方法，包括以下步驟：步驟一，將二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅、納米碳管、稀土氧化物、二氧化鋯、適量的水混合加入溼式球磨機，球磨2小時，送入烘乾機中烘乾得到混合物a；步驟二，將步驟一製得的混合物a、鈦酸鋇、鈦酸鍶、碳酸鈣、增強粘土、稀土氧化物、輔助添加劑加入高速攪拌機中，在攪拌轉速350r/min下攪拌2小時，送入高溫燒結爐中，在惰性氣體保護下，將溫度升至960℃下燒結2小時，自然冷卻得到燒結混合物b；步驟三，將步驟二製得的混合料b、適量的水混合加入溼式球磨機中，球磨至直到粒度小於1μm後，利用噴霧乾燥器進行噴霧造粒，再送到成型機在30mpa下壓製成型，將成型坯體再送入高溫燒結爐中，在惰性氣體保護下，將溫度升至1270℃下燒結3小時時，以10℃/min的降溫速率，將溫度降至820℃，保溫1.5小時，自然冷卻，得到發明的環保高壓陶瓷電容器介質材料。以上各實施例製備的環保高壓陶瓷電容器介質材料的性能測試結果如下：測試項目實施例1實施例2實施例3對比例介電常數5420523553704200耐壓強度kv/mm17.918.517.511.8介質損耗17.5×10-419.5×10-418.7×10-438.2×10-4本發明的一種環保高壓陶瓷電容器介質材料不含鉛鎘元素，綠色環保，材料的介電常數和耐壓值都有較大提高，介質損耗較低、受溫度變化影響較小，該介質材料適合於製備單片陶瓷電容器和多層片式陶瓷電容器，同時本發明的製備方法其成本較低、原料易得、且工藝簡明，具有較大的實用價值和良好的應用前景。對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。當前第1頁12