交流高壓陶瓷電容器用低損耗介質材料及制備方法
【專利摘要】本發明涉及陶瓷電容器材料技術，旨在提供一種交流高壓陶瓷電容器用低損耗介質材料及制備方法。該交流高壓陶瓷電容器用低損耗介質材料的組份及百分摩爾比為BaTiO3∶MgO∶Y2O3∶Ga2O3∶SiO2=1∶a∶b∶c∶d=1∶0～3%∶0～5%∶0～3%∶0～2%，且a、b、c、d中最多只有一個取值為0。本發明的高壓交流電容用低損耗介質材料具有以下特點：交流耐電壓高(≥4KV/mm)、電容溫度變化率小(-55℃～+150℃，ΔC/C25℃≤±10%)、較低介質損耗(tanδ<1%)；不含鉛和鎘，在使用過程中對環境無污染。本發明材料可用于制備單片陶瓷電容器和多層片式陶瓷電容器。
【專利說明】交流高壓陶瓷電容器用低損耗介質材料及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及陶瓷電容器材料【技術領域】，特別是一種交流高壓電容器用低損耗介質材料及制備方法。
【背景技術】 [0002]電容器是一種能夠儲存電能的元件，是電子設備中大量使用的電子元件之一，被廣泛應用于隔直、耦合、旁路、濾波、調諧回路、控制電路等方面。交流高壓陶瓷電容器是指應用于高電壓系統的陶瓷介質電容器，在高電壓設備的均壓部件、激光器、高壓分壓器和電力傳輸電容器等方面具有廣泛的應用前景。交流高壓電容器長期工作在交變電場環境下，容易發熱而發生擊穿破壞現象，因此要求電介質材料具有較低損耗、較高的擊穿電壓、穩定的溫度特性。同時，隨著人們對身體健康及環境保護的日益重視，要求陶瓷電容器在制備、使用及廢棄過程中不會對人體和環境造成危害，這就要求相應的介質材料不含鉛、鎘等金屬素。
[0003]有關交流陶瓷電容器介質材料研究較少，主要以BaTiO3和SrTiO3為主。中國發明專利申請公開說明書CN101445367B (發明名稱:交流高壓電容器用介質材料及其制備方法，申請號200810236478.9)，所公開的電容器介質各組分摩爾百分比含量:SrC0330~40%、Ti0245 ~55%、Pb3044 ~10%、Bi2032 ~5%、MOO ~3%, Re(OH)3O ~3%, Re 為釔、鈰、鑭、鈮或鏑，M為鎂、鈣或鋯，其介電常數2400-4200，交流耐電壓7.5KV/mm，但該種介質材料含有鉛，不利于環保。中國發明專利申請公開書CN102101775A (發明名稱:一種低損耗高壓陶瓷電容器介質，申請號201010588021.1 )，所公開的電容器介質各組分重量百分比:BaTi0358 ~91%、SrTiO3I ~3%、BaZr034 ~20%、CaZr0s3 ~12%、CeO20.03-1.0%、ZnO0.1 ~
1.5%、Bi2TiO50.5-4.5%,其介電常數2700-3700，耐直流電壓>12KV/mm，未涉及到耐交流電壓特性。目前，現有的各種用于陶瓷電容器的電介質無法同時滿足低損耗、高耐壓及環保等方面的要求。

【發明內容】

[0004]本發明要解決的技術問題是，提供一種交流高壓陶瓷電容器用低損耗介質材料及制備方法。這種電容器介質材料介質損耗低、交流耐電壓高、溫度穩定性好，并且在制備及使用過程中對環境無污染。
[0005]為解決技術問題，本發明所采用的解決方案是:
[0006]提供一種交流高壓陶瓷電容器用低損耗介質材料，該介質材料的組份及百分摩爾比為 BaTiO3: MgO: Y2O3: Ga2O3: SiO2=I: O ~3%: O ~5%: O ~3%: O ~2%，且
a、b、C、d中最多只有一個取值為O。
[0007]作為一種優化方案，該介質材料的組份及百分摩爾比為BaTiO3: MgO: Y2O3: Ga2O3:SiO2=I: 2%: 3%: 1%: 0.5%。
[0008]本發明進一步提供了制備所述介質材料的方法，包括以下步驟:[0009](I)將BaTi03、MgO、Y203、Ga2O3、SiO2按所述的百分摩爾比進行配料，在攪拌磨中混合、球磨4~8h ;然后干燥過篩，得到粉末狀混合物；
[0010](2)將粉末狀混合物加入至聚乙烯醇中混勻，質量比例為粉末狀混合物:聚乙烯醇=100: 5 ;然后進行造粒，并在200~400Mpa壓制成圓片坯體；
[0011](3)將圓片坯體放在承燒板上，在1360~1420°C燒結2~4h，即得到所述介質材料。
[0012]在步驟(1)中的球磨過程中，是以無水乙醇為介質、ZrO2為磨球。
[0013]在步驟(2)壓制獲得的圓片坯體，其直徑為10mm、厚度為1mm。
[0014]與現有技術相比，本發明的有益效果在于:
[0015]本發明的高壓交流電容用低損耗介質材料具有以下特點:交流耐電壓高(> 4KV/_)、電容溫度變化率小(_55°C~+150°C，AC/C25r^ ±10%)、較低介質損耗(tan δ〈1%)；不含鉛和鎘，在使用過程中對環境無污染。本發明材料可用于制備單片陶瓷電容器和多層片式陶瓷電容器。
【具體實施方式】
[0016]下面結合實施例對本發明作進一步描述。
[0017]廣品制備:
[0018]實施例1-3:
[0019]制備該介質材料的方法，包括以下步驟:
[0020](I)將BaTi03、MgO、Y2O3> Ga2O3> SiO2按表1中實施例1_3所述的百分摩爾比進行配料，以無水乙醇為介質、ZrO2S磨球在攪拌磨中混合、球磨4h ;然后干燥過篩，得到粉末狀混合物；各組分的初始粒徑0.5 μ m。
[0021 ] (2)將粉末狀混合物加入至聚乙烯醇中混勻，質量比例為粉末狀混合物:聚乙烯醇=100:5 ;然后進行造粒,并在400Mpa壓制成直徑10mm、厚度為1mm的圓片還體；
[0022](3)將圓片坯體放在承燒板上，在1360°C燒結4h，即得到所述介質材料。
[0023]實施例4-6:
[0024]制備該介質材料的方法，包括以下步驟:
[0025](I)將BaTi03、MgO、Y2O3> Ga2O3> SiO2按表1中實施例4_6所述的百分摩爾比進行配料，以無水乙醇為介質、ZrO2S磨球在攪拌磨中混合、球磨8h ;然后干燥過篩，得到粉末狀混合物；各組分的初始粒徑0.5 μ m。
[0026]( 2 )將粉末狀混合物加入至聚乙烯醇中混勻，質量比例為粉末狀混合物:聚乙烯醇=100: 5 ;然后進行造粒,并在200Mpa壓制成直徑10mm、厚度為1mm的圓片還體；
[0027](3)將圓片坯體放在承燒板上，在1420°C燒結2h，即得到所述介質材料。
[0028]實施例7-13:
[0029]制備該介質材料的方法，包括以下步驟:
[0030](I)將BaTi03、MgO、Y203、Ga2O3、SiO2按表1中實施例7-13所述的百分摩爾比進行配料，以無水乙醇為介質、ZrO2S磨球在攪拌磨中混合、球磨6h ;然后干燥過篩，得到粉末狀混合物；各組分的初始粒徑0.5 μ m。
[0031 ] (2)將粉末狀混合物加入至聚乙烯醇中混勻， 質量比例為粉末狀混合物:聚乙烯醇=100: 5 ;然后進行造粒,并在300Mpa壓制成直徑10mm、厚度為1mm的圓片還體；
[0032](3)將圓片坯體放在承燒板上，在1380°C燒結3h，即得到所述介質材料。
[0033]表1各個實施例的組分
【權利要求】
1.一種交流高壓陶瓷電容器用低損耗介質材料，其特征在于，該介質材料的組份及百分摩爾比為 BaTiO3: MgO: Y2O3: Ga2O3: SiO2=1: a: b: c: d=l: O ~3%: O ~5%: O~3%: O~2%，且a、b、c、d中最多只有一個取值為O。
2.根據權利要求1所述的介質材料，其特征在于:該介質材料的組份及百分摩爾比為BaTi03: MgO: Y2O3: Ga2O3: SiO2=I: 2%: 3%: 1%: 0.5%。
3.一種制備權利要求1或2所述介質材料的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將BaTi03、MgO、Y2O3>Ga203、SiO2按所述的百分摩爾比進行配料，在攪拌磨中混合、球磨4~8h ;然后干燥過篩，得到粉末狀混合物； (2)將粉末狀混合物加入至聚乙烯醇中混勻，質量比例為粉末狀混合物:聚乙烯醇=100: 5 ;然后進行造粒，并在200~400Mpa壓制成圓片坯體； (3)將圓片坯體放在承燒板上，在1360~1420°C燒結2~4h，即得到所述介質材料。
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，在步驟(1)中的球磨過程中，是以無水乙醇為介質、ZrO2為磨球。
5.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，在步驟(2)壓制獲得的圓片坯體，其直徑為10mm、厚度為1mm。
【文檔編號】C04B35/468GK103613380SQ201310559584
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月12日 優先權日:2013年11月12日
【發明者】張啟龍, 王敏嘉, 楊輝, 趙新輝 申請人:浙江大學