本發(fā)明涉及電容器材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：交流高壓陶瓷電容器是指應(yīng)用于高電壓系統(tǒng)的瓷介質(zhì)電容器。目前它主要應(yīng)用于高電壓設(shè)備如避雷器、斷路器等的均壓部件、激光器、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(qiáng)污染物元素，具有不可降解性，對人體和環(huán)境都會(huì)造成長期持久的傷害。另一方面現(xiàn)有的陶瓷電容器介質(zhì)材料在高壓交流的場合應(yīng)用時(shí)，容易由于發(fā)熱而發(fā)生擊穿破壞現(xiàn)象，而且對外加電場、溫度、放置時(shí)間等的依賴性較大，產(chǎn)品的容量在實(shí)際使用狀態(tài)下溫度變化率不夠穩(wěn)定、介質(zhì)損耗大，同時(shí)材料的介電常數(shù)較小，不能滿足電子線路小型化的需求，因此研發(fā)新的陶瓷介質(zhì)材料具有重要的意義。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料，該介質(zhì)材料不含鉛鎘元素，綠色環(huán)保，材料的介電常數(shù)和耐壓值都有較大提高，介質(zhì)損耗較低、受溫度變化影響較小，該介質(zhì)材料適合于制備單片陶瓷電容器和多層片式陶瓷電容器，同時(shí)本發(fā)明的制備方法其成本較低、原料易得、且工藝簡明，具有較大的實(shí)用價(jià)值和良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)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(qiáng)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(yōu)選地，所述環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)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(qiáng)粘土0.6份、稀土氧化物2.5份、輔助添加劑1.3份。優(yōu)選地，所述碳酸鈣為輕質(zhì)碳酸鈣，并在280℃下高溫煅燒10分鐘。優(yōu)選地，所述增強(qiáng)粘土為鋁礬土、高嶺土、凹凸棒土中的一種或幾種。優(yōu)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(yōu)選地，所述輔助添加劑為萘磺酸鹽、氟硅酸鈉按質(zhì)量比1:1.5的混合物。本發(fā)明還提供了一種環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料的制備方法，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、適量的水混合加入濕式球磨機(jī)，球磨1.5-2.5小時(shí)，送入烘干機(jī)中烘干得到混合物a；步驟二，將步驟一制得的混合物a、鈦酸鋇、鈦酸鍶、碳酸鈣、增強(qiáng)粘土、稀土氧化物、輔助添加劑加入高速攪拌機(jī)中，在攪拌轉(zhuǎn)速300-400r/min下攪拌1-3小時(shí)，送入高溫?zé)Y(jié)爐中，在惰性氣體保護(hù)下，將溫度升至950-980℃下燒結(jié)1-3小時(shí)，自然冷卻得到燒結(jié)混合物b；步驟三，將步驟二制得的混合料b、適量的水混合加入濕式球磨機(jī)中，球磨至直到粒度小于1μm后，利用噴霧干燥器進(jìn)行噴霧造粒，再送到成型機(jī)在25-35mpa下壓制成型，將成型坯體再送入高溫?zé)Y(jié)爐中，在惰性氣體保護(hù)下，將溫度升至1260-1280℃下燒結(jié)2-4小時(shí)，以8-12℃/min的降溫速率，將溫度降至800-830℃，保溫1-2小時(shí)，自然冷卻，得到發(fā)明的環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料。優(yōu)選地，所述一種環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料的制備步驟為：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、適量的水混合加入濕式球磨機(jī)，球磨2小時(shí)，送入烘干機(jī)中烘干得到混合物a；步驟二，將步驟一制得的混合物a、鈦酸鋇、鈦酸鍶、碳酸鈣、增強(qiáng)粘土、稀土氧化物、輔助添加劑加入高速攪拌機(jī)中，在攪拌轉(zhuǎn)速350r/min下攪拌2小時(shí)，送入高溫?zé)Y(jié)爐中，在惰性氣體保護(hù)下，將溫度升至960℃下燒結(jié)2小時(shí)，自然冷卻得到燒結(jié)混合物b；步驟三，將步驟二制得的混合料b、適量的水混合加入濕式球磨機(jī)中，球磨至直到粒度小于1μm后，利用噴霧干燥器進(jìn)行噴霧造粒，再送到成型機(jī)在30mpa下壓制成型，將成型坯體再送入高溫?zé)Y(jié)爐中，在惰性氣體保護(hù)下，將溫度升至1270℃下燒結(jié)3小時(shí)時(shí)，以10℃/min的降溫速率，將溫度降至820℃，保溫1.5小時(shí)，自然冷卻，得到發(fā)明的環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料。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)明的一種環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料通過添加煅燒后的碳酸鈣和增強(qiáng)粘土以及氧化鋁和氧化鋅，有效改善了陶瓷電容器介質(zhì)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(wěn)定性。（2）本發(fā)明的一種環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料組分中不含鉛、鎘元素，對環(huán)境無污染，環(huán)保效果較好。（3）本發(fā)明的一種環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)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(xué)性能。（4）本發(fā)明的一種環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料通過合理的配方和多次燒結(jié)的工藝，使得制備的介質(zhì)材料的介電常數(shù)和耐壓值都有較大提高，介質(zhì)損耗較低、受溫度變化影響較小，該介質(zhì)材料適合于制備單片陶瓷電容器和多層片式陶瓷電容器。（4）本發(fā)明的一種環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料的的制備方法，其原料來源廣泛、生產(chǎn)成本低廉、工藝簡明，具有較高的實(shí)用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例1.本實(shí)施例的一種環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)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(qiáng)粘土0.3份、稀土氧化物2份、輔助添加劑0.5份。本實(shí)施例中碳酸鈣為輕質(zhì)碳酸鈣，并在280℃下高溫煅燒10分鐘。本實(shí)施例中增強(qiáng)粘土凹凸棒土。本實(shí)施例中稀土氧化物為氧化鑭。本實(shí)施例中輔助添加劑為萘磺酸鹽、氟硅酸鈉按質(zhì)量比1:1.5的混合物。本實(shí)施例的一種環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料的制備方法，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、適量的水混合加入濕式球磨機(jī)，球磨1.5小時(shí)，送入烘干機(jī)中烘干得到混合物a；步驟二，將步驟一制得的混合物a、鈦酸鋇、鈦酸鍶、碳酸鈣、增強(qiáng)粘土、稀土氧化物、輔助添加劑加入高速攪拌機(jī)中，在攪拌轉(zhuǎn)速300r/min下攪拌1小時(shí)，送入高溫?zé)Y(jié)爐中，在惰性氣體保護(hù)下，將溫度升至950℃下燒結(jié)3小時(shí)，自然冷卻得到燒結(jié)混合物b；步驟三，將步驟二制得的混合料b、適量的水混合加入濕式球磨機(jī)中，球磨至直到粒度小于1μm后，利用噴霧干燥器進(jìn)行噴霧造粒，再送到成型機(jī)在25mpa下壓制成型，將成型坯體再送入高溫?zé)Y(jié)爐中，在惰性氣體保護(hù)下，將溫度升至1260℃下燒結(jié)4小時(shí)，以8℃/min的降溫速率，將溫度降至800℃，保溫2小時(shí)，自然冷卻，得到發(fā)明的環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料。實(shí)施例2.本實(shí)施例的一種環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)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(qiáng)粘土0.9份、稀土氧化物3份、輔助添加劑2份。本實(shí)施例中碳酸鈣為輕質(zhì)碳酸鈣，并在280℃下高溫煅燒10分鐘。本實(shí)施例中增強(qiáng)粘土為高嶺土。本實(shí)施例中稀土氧化物為氧化鈰。本實(shí)施例中輔助添加劑為萘磺酸鹽、氟硅酸鈉按質(zhì)量比1:1.5的混合物。本實(shí)施例的一種環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料的制備方法，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、適量的水混合加入濕式球磨機(jī)，球磨2.5小時(shí)，送入烘干機(jī)中烘干得到混合物a；步驟二，將步驟一制得的混合物a、鈦酸鋇、鈦酸鍶、碳酸鈣、增強(qiáng)粘土、稀土氧化物、輔助添加劑加入高速攪拌機(jī)中，在攪拌轉(zhuǎn)速400r/min下攪拌3小時(shí)，送入高溫?zé)Y(jié)爐中，在惰性氣體保護(hù)下，將溫度升至980℃下燒結(jié)1小時(shí)，自然冷卻得到燒結(jié)混合物b；步驟三，將步驟二制得的混合料b、適量的水混合加入濕式球磨機(jī)中，球磨至直到粒度小于1μm后，利用噴霧干燥器進(jìn)行噴霧造粒，再送到成型機(jī)在35mpa下壓制成型，將成型坯體再送入高溫?zé)Y(jié)爐中，在惰性氣體保護(hù)下，將溫度升至1280℃下燒結(jié)2小時(shí)，以12℃/min的降溫速率，將溫度降至830℃，保溫1小時(shí)，自然冷卻，得到發(fā)明的環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料。實(shí)施例3.本實(shí)施例的一種環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)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(qiáng)粘土0.6份、稀土氧化物2.5份、輔助添加劑1.3份。本實(shí)施例中碳酸鈣為輕質(zhì)碳酸鈣，并在280℃下高溫煅燒10分鐘。本實(shí)施例中增強(qiáng)粘土為鋁礬土。本實(shí)施例中稀土氧化物為氧化鐠。本實(shí)施例中輔助添加劑為萘磺酸鹽、氟硅酸鈉按質(zhì)量比1:1.5的混合物。本實(shí)施例的一種環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料的制備方法，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、適量的水混合加入濕式球磨機(jī)，球磨2小時(shí)，送入烘干機(jī)中烘干得到混合物a；步驟二，將步驟一制得的混合物a、鈦酸鋇、鈦酸鍶、碳酸鈣、增強(qiáng)粘土、稀土氧化物、輔助添加劑加入高速攪拌機(jī)中，在攪拌轉(zhuǎn)速350r/min下攪拌2小時(shí)，送入高溫?zé)Y(jié)爐中，在惰性氣體保護(hù)下，將溫度升至960℃下燒結(jié)2小時(shí)，自然冷卻得到燒結(jié)混合物b；步驟三，將步驟二制得的混合料b、適量的水混合加入濕式球磨機(jī)中，球磨至直到粒度小于1μm后，利用噴霧干燥器進(jìn)行噴霧造粒，再送到成型機(jī)在30mpa下壓制成型，將成型坯體再送入高溫?zé)Y(jié)爐中，在惰性氣體保護(hù)下，將溫度升至1270℃下燒結(jié)3小時(shí)時(shí)，以10℃/min的降溫速率，將溫度降至820℃，保溫1.5小時(shí)，自然冷卻，得到發(fā)明的環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料。以上各實(shí)施例制備的環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料的性能測試結(jié)果如下：測試項(xiàng)目實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3對比例介電常數(shù)5420523553704200耐壓強(qiáng)度kv/mm17.918.517.511.8介質(zhì)損耗17.5×10-419.5×10-418.7×10-438.2×10-4本發(fā)明的一種環(huán)保高壓陶瓷電容器介質(zhì)材料不含鉛鎘元素，綠色環(huán)保，材料的介電常數(shù)和耐壓值都有較大提高，介質(zhì)損耗較低、受溫度變化影響較小，該介質(zhì)材料適合于制備單片陶瓷電容器和多層片式陶瓷電容器，同時(shí)本發(fā)明的制備方法其成本較低、原料易得、且工藝簡明，具有較大的實(shí)用價(jià)值和良好的應(yīng)用前景。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。當(dāng)前第1頁12