BaTiO3基陶瓷材料及其制备方法技术

技术编号：41193884 阅读：15 留言：0更新日期：2024-05-07 22:23

本公开实施例是关于一种BaTiO3基陶瓷材料及其制备方法，BaTiO<subgt;3</subgt;基陶瓷材料包括(Ba<subgt;0.8</subgt;Sr<subgt;0.2</subgt;)TiO<subgt;3</subgt;以及Bi(Mg<subgt;2/3</subgt;Ta<subgt;1/3</subgt;)O<subgt;3</subgt;，且所述BaTiO<subgt;3</subgt;基陶瓷材料为按照摩尔百分数引入Bi(Mg<subgt;2/3</subgt;Ta<subgt;1/3</subgt;)O<subgt;3</subgt;对(Ba<subgt;0.8</subgt;Sr<subgt;0.2</subgt;)TiO<subgt;3</subgt;中的元素进行替换改性得到的材料；其中，所述摩尔百分数用于表示Bi(Mg<subgt;2/3</subgt;Ta<subgt;1/3</subgt;)O<subgt;3</subgt;的含量。本公开能够提高BaTiO<subgt;3</subgt;基陶瓷材料的介电常数，降低介电损耗，且提高温度稳定性。

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【技术实现步骤摘要】

本公开实施例涉及陶瓷材料，具体而言，涉及一种batio3基陶瓷材料及其制备方法。

技术介绍

1、电容器是电路中必不可少的一种电子元件，起到储能、滤波、退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等作用。随着功率型电子器件设备向小型化和高性能化方向发展，迫切需要高储能密度、高充放电效率、易加工成型、性能稳定的介质材料。x5r型多层陶瓷电容器(mlcc)是一种介电常数温度稳定性较好的电子器件，具体要求是：在-55℃和+85℃的温度范围内，陶瓷的电容量相对于室温(25℃)电容量的变化率在-15％和+15％之间；鉴于x5r型mlcc较为优良的温度稳定性，x5r型mlcc已在各种电子器件设备上获得广泛的应用。x5r型mlcc原料多采用batio3基陶瓷材料，但现有batio3基陶瓷材料的材料性能较低，不利于后续陶瓷产品的生产。

技术实现思路

1、本公开的目的在于提供一种batio3基陶瓷材料及其batio3基陶瓷材料的制备方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的陶瓷材料性能较差的问题。

2、根据本公开的一个方面，提供一种batio3基陶瓷材料，所述batio3基陶瓷材料包括(ba0.8sr0.2)tio3以及bi(mg2/3ta1/3)o3，且所述batio3基陶瓷材料为按照摩尔百分数引入bi(mg2/3ta1/3)o3对(ba0.8sr0.2)tio3中的元素进行替换改性得到的材料；其中，所述摩尔百分数用于表示bi(mg2/3ta1/3)o3的含量。

3、在本公开的一种示例性实施例中，所述batio3基陶瓷材料的化学结构式为(ba0.8sr0.2)tio3-xbi(mg2/3ta1/3)o3，其中，x用于表示bi(mg2/3ta1/3)o3的摩尔百分数，且0≤x≤0.20。

4、在本公开的一种示例性实施例中，所述batio3基陶瓷材料的介电常数随所述摩尔百分数的增加而减低。

5、根据本公开的一个方面，提供一种batio3基陶瓷材料的制备方法，用于制备如上述任意一项所述的batio3基陶瓷材料，包括：按照化学结构式(ba0.8sr0.2)tio3-xbi(mg2/3ta1/3)o3的化学计量比，对多种氧化物进行混合得到混合物，对混合物进行第一次球磨后烘干、烘干后研磨过筛，得到预制粉体，对所述预制粉体预压成型并进行预烧得到块状固体；将所述块状固体进行粉碎得到陶瓷粉体，将所述陶瓷粉体进行第二次球磨后烘干得到材料粉体；将材料粉体经模压预压得到陶瓷生片，并将所述陶瓷生片进行烧结，获得batio3基陶瓷材料。

6、在本公开的一种示例性实施例中，所述第一次球磨和所述第二次球磨使用的辅料均为氧化锆球和无水乙醇，第一次球磨和所述第二次球磨时用于进行球磨的材料与所述辅料之间的质量之比相同。

7、在本公开的一种示例性实施例中，所述第一次球磨和第二次球磨过程中，用于进行球磨的材料、氧化锆球和无水乙醇的质量之比为2:6:1。

8、在本公开的一种示例性实施例中，所述过筛的目数根据需要的粒度大小确定。

9、在本公开的一种示例性实施例中，所述预烧的条件为：以4℃/min升温至预设温度，保温时间3-4小时，以3℃/min降温至指定温度，随炉冷却到室温。

10、在本公开的一种示例性实施例中，所述烧结的条件为：烧结温度为1200-1300℃，升温速度为3-4℃/min，保温时间为2-4小时，以降温速度为3℃/min降温至指定温度，并冷却至室温。

11、在本公开的一种示例性实施例中，烘干温度为100℃。

12、本公开实施例中提供的技术方案中，将bi(mg2/3ta1/3)o3掺杂进ba0.8sr0.2tio3基体材料中，通过配方设计，固相法合成，使得三价铋离子在a位取代二价ba离子，实现了a位元素的替换改性。bi(mg2/3ta1/3)o3的引入，由于bi(mg2/3ta1/3)o3的掺杂可以削弱ba0.8sr0.2tio3基体材料的铁电性，同时起到移峰和压峰的作用，从而获得良好的温度稳定性能，此外，bi(mg2/3ta1/3)o3的掺杂使得ba0.8sr0.2tio3陶瓷材料中的载流子增多，提高了介电常数，使ba0.8sr0.2tio3陶瓷的温度稳定性提高。除此之外，bi(mg2/3ta1/3)o3的掺杂，能够有效地降低基体材料的铁电特性，展宽温度范围，从而得到较高介电常数、低的介电损耗、良好温度稳定性的x5r型陶瓷材料，提高材料性能和稳定性。

13、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

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【技术保护点】

1.一种BaTiO3基陶瓷材料，其特征在于，所述BaTiO3基陶瓷材料包括(Ba0.8Sr0.2)TiO3以及Bi(Mg2/3Ta1/3)O3，且所述BaTiO3基陶瓷材料为按照摩尔百分数引入Bi(Mg2/3Ta1/3)O3对(Ba0.8Sr0.2)TiO3中的元素进行替换改性得到的材料；其中，所述摩尔百分数用于表示Bi(Mg2/3Ta1/3)O3的含量。

2.根据权利要求1所述的BaTiO3基陶瓷材料，其特征在于，所述BaTiO3基陶瓷材料的化学结构式为(Ba0.8Sr0.2)TiO3-xBi(Mg2/3Ta1/3)O3，其中，x用于表示Bi(Mg2/3Ta1/3)O3的摩尔百分数，且0≤x≤0.20。

3.根据权利要求1所述的BaTiO3基陶瓷材料，其特征在于，所述BaTiO3基陶瓷材料的介电常数随所述摩尔百分数的增加而减低。

4.一种BaTiO3基陶瓷材料的制备方法，用于制备如权利要求1-3任意一项所述的BaTiO3基陶瓷材料，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的BaTiO3基陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述第一次

6.根据权利要求5所述的BaTiO3基陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述第一次球磨和第二次球磨过程中，用于进行球磨的材料、氧化锆球和无水乙醇的质量之比为2:6:1。

7.根据权利要求4所述的BaTiO3基陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述过筛的目数根据需要的粒度大小确定。

8.根据权利要求4所述的BaTiO3基陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述预烧的条件为：以4℃/min升温至预设温度，保温时间3-4小时，以3℃/min降温至指定温度，随炉冷却到室温。

9.根据权利要求4所述的BaTiO3基陶瓷材料的制备方法，其特征在于，所述烧结的条件为：烧结温度为1200-1300℃，升温速度为3-4℃/min，保温时间为2-4小时，以降温速度为3℃/min降温至指定温度，并冷却至室温。

10.根据权利要求4所述的BaTiO3基陶瓷材料的制备方法，其特征在于，烘干温度为100℃。

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【技术特征摘要】

1.一种batio3基陶瓷材料，其特征在于，所述batio3基陶瓷材料包括(ba0.8sr0.2)tio3以及bi(mg2/3ta1/3)o3，且所述batio3基陶瓷材料为按照摩尔百分数引入bi(mg2/3ta1/3)o3对(ba0.8sr0.2)tio3中的元素进行替换改性得到的材料；其中，所述摩尔百分数用于表示bi(mg2/3ta1/3)o3的含量。

2.根据权利要求1所述的batio3基陶瓷材料，其特征在于，所述batio3基陶瓷材料的化学结构式为(ba0.8sr0.2)tio3-xbi(mg2/3ta1/3)o3，其中，x用于表示bi(mg2/3ta1/3)o3的摩尔百分数，且0≤x≤0.20。

3.根据权利要求1所述的batio3基陶瓷材料，其特征在于，所述batio3基陶瓷材料的介电常数随所述摩尔百分数的增加而减低。

4.一种batio3基陶瓷材料的制备方法，用于制备如权利要求1-3任意一项所述的batio3基陶瓷材料，其特征在于，包括：

5.根据权利要求4所述的batio3基陶瓷材料的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张苗，张锦涛，曹东，李昭，
申请(专利权)人：西安稀有金属材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：

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