中溫燒結無鉛多層陶瓷電容器介質材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于一種以成分為特征的陶瓷組合物，具體涉及一種中溫燒結且具有優(yōu)異 溫度穩(wěn)定性的X8R型多層陶瓷電容器介質材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 片式多層陶瓷電容器（MultilayerCeramicCapacitor，簡稱MLCC)作為基礎電子 元器件，除在智能手機、平板電腦、廣播電視、移動通信、家用計算機、家用電器、測量儀器、 醫(yī)療設備等民用產品及消費電子中普遍使用外，在航空航天、坦克電子、軍用移動通訊、武 器彈頭控制和軍事信號監(jiān)控等軍用電子設備以及石油勘探等行業(yè)都具有相當廣泛的應用。 鈦酸鋇（BaTiO3)基溫度穩(wěn)定型MLCC用介質材料因其對環(huán)境無害，一直是研究的熱點，目前 使用最多的是EIAX7R(-55°C~125°C，AC/C25.c彡±15%)介質材料。隨著MLCC的飛速 發(fā)展，對MLCC用介質材料的研究提出了更高的要求，即在更高溫度環(huán)境中依然保持穩(wěn)定的 介電性能，如在夏天，汽車發(fā)動機艙內的溫度會達到130°C以上，此時，X7R型介質材料就很 難滿足實際需要。因此，X8R(-55°C~150°C，ACA^cS±15% )型MLCC用介質材料的研 制，具有十分重要的實際意義。
[0003] 傳統(tǒng)BaTiO3S介質材料需要在高于1300°C的空氣中燒結，因而只能選用Pt、Pd等 貴金屬作為內電極材料。隨著MLCC需求量的增加，迫切要求降低內電極成本。目前，可通 過添加助熔劑的方法，將BaTiO3基介質材料的燒結溫度降到1150°C以下，以實現(xiàn)高Ag的 Ag-Pd合金（如Ag70-Pd30)作為內電極的制備工藝。生產或者合成組分中含鉛，危害環(huán)境。 隨著人們環(huán)境意識的增強，重金屬的使用受到限制，制約MLCC小型化的發(fā)展。因此，提供一 種中溫燒結無鉛X8R型多層陶瓷電容器介質材料及其制備方法很有必要。利用溶膠-凝膠 法制備納米摻雜粉體，與傳統(tǒng)固相法相比可以在原子與分子水平控制化學反應，此類方法 制得的粉體比表面積大和活性高，利于提高其在鈦酸鋇基介質材料擴散，使其介電性能更 加優(yōu)良。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的，在于克服現(xiàn)有技術的陶瓷電容器介質的容量變化率雖能達到X8R 的要求，但其燒結溫度過高，不能滿足Ag-Pd電極的使用。同時，生產或者合成組分中含鉛， 危害環(huán)境。本發(fā)明提供一種中溫燒結（Ts< 1150°C)且具有優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性的無鉛X8R 型多層陶瓷電容器介質材料及其制備方法。
[0005] 本發(fā)明通過如下技術方案予以實現(xiàn)。
[0006] 一種中溫燒結無鉛多層陶瓷電容器介質材料，以8&1103粉體為基料，在此基礎上， 外加質量百分比為〇.8~1.3%的似。.此。. 51103;0.6~1.5%的（附0)1：!(他02. 5)：!，其中叉 =0? 6~0? 8的粉體；L0~3. 0 %的CaZr03& 4~7 %的納米粉體助熔劑；
[0007] 所述的Naa5Bia5TiO3,是將Na2C03、Bi2O3和TiO2按摩爾量比為1:1:4合成；
[0008] 所述（NiO)丨x (Nb02.5)x化合物，是將NiO和Nb205按摩爾比1-x:x/2,其中X= 0? 6~ 0. 8合成；
[0009] 所述CaZrO3由CaCO3和ZrO2按摩爾比I: 1合成；
[0010] 所述納米粉體助熔劑的原料組分及其質量百分比含量為：20%的Bi(NO3)3 ? 5H20， 30 % 的Zn(NO3) 2 ? 6H20, 30 % 的鈦酸四丁酯（C16H36O4Ti)和 20 % 的硼酸三丁酯（C12H27BO3)。
[0011] 該中溫燒結無鉛多層陶瓷電容器介質材料的制備方法，具有如下步驟：
[0012] (1)合成Naa5Bia5TiO3
[0013] 將Na2C03、Bi203和TiO2按摩爾量比為1:1:4進行配料，混合球磨4小時后烘干，過 40目分樣篩，于950°C保溫4小時，制得Naa5Bia5TiO3; _4] (2)合成（NiO)1x(Nb02.5)x，其中X= 0? 6 ~0? 8 的粉體
[0015] 將NiO、Nb2O5按摩爾比1-x:x/2,其中X= 0. 6~0. 8配料，原料與去離子水混合 后球磨4小時，于120°C烘干、過40目分樣篩，于KKKTC煅燒，保溫2小時，再二次球磨6小 時，烘干、過80目分樣篩，制得（NiO)1x (NbO2Jx，其中X= 0. 6~0. 8的粉體；
[0016] (3)合成CaZrO3
[0017] 將CaC03、Zr0j$摩爾比1:1配料，原料與去離子水混合后球磨4小時，于120°C烘 干、過40目分樣篩，于1000°C煅燒2小時，制得CaZrO3;
[0018] (4)合成納米粉體助熔劑
[0019] 按質量百分比，將20%的Bi(NO3)3 ? 5H20,30%的Zn(NO3)2 ? 6H20溶解于乙二醇溶 液，再將30%的C16H36O4Ti和20%的C12H27BO3溶解于檸檬酸溶液，85°C水浴4h;再將兩種溶 液充分混合形成溶膠，將溶膠置于烘箱中，于80~120°C烘干，形成干凝膠；再于60(TC煅燒 2h去除有機物、過200目分樣篩，制得納米粉體助熔劑；
[0020] (5)以BaTiO3作為基料，摻雜質量百分比0? 8~L3%的Naa5Bia5TiO3,混合球磨 4小時，烘干后于1050°C煅燒8小時，制得BT-NBT混合物；
[0021] (6)在BT-NBT中外加下述質量百分比的成分：
[0022] 0? 6 ~1. 5% 的（NiO)1x(Nb02.5)x，其中X= 0? 6 ~0? 8 ;1. 0 ~3. 0% 的CaZrO3和 4~7%的納米粉體助熔劑；
[0023] 將所配原料與去離子水混合后球磨4~8小時，烘干后加入質量百分比為7%的粘 結劑，過80目分樣篩，造粒；
[0024] (7)將步驟（6)的造粒粉料壓制成生還，經排膠后，于1150°C燒結，保溫3小時，制 得中溫燒結無鉛多層陶瓷電容器介質材料。
[0025] 所述步驟（3)的檸檬酸溶液的制備方法為：先將檸檬酸晶體完全溶解于水，再 80°C進行蒸水，至溶液體積不再變化。
[0026] 所述Naa5Bia5TiO3的添加量為I.Owt%。
[0027] 所述步驟（6)的生還為〇 15X1~I. 3mm的圓片生還。
[0028] 所述步驟（6)的生坯經3. 5小時升溫至550°C排膠，再經1小時升至1150°C燒結。
[0029] 本發(fā)明的有益效果如下：
[0030] 1.本發(fā)明通過鈦酸鉍鈉及納米粉體助熔劑的添加，有效促進了X8R型多層陶瓷電 容器介質材料燒結過程中的傳質，從而降低了燒結溫度，實現(xiàn)低于1150°C的中溫燒結，無鉛 元素摻雜，利于環(huán)境保護。
[0031] 2.本發(fā)明具有優(yōu)良的介電性能：在-55°C~150°C溫區(qū)內，電容量變化率在±12% 以內，且具有較高的室溫介電常數(shù)（~2700)。
【具體實施方式】
[0032] 以下將結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述：
[0033] 實施例1
[0034] 首先，用電子天平稱量分析純級（彡99% )的將2. 6497gNa2C03、11. 6490gBi2O3 和7. 9898gTi02混合，以去離子水作為球磨介質，球磨4小時后烘干、過篩，于950°C煅燒制 侍Naa5Bia5TiO3;
[0035] 將2. 2410gNiO和9. 3033gNb2O5，混合，以去離子水作為球磨介質，球磨4小時后 烘干、過篩，于KKKTC保溫2小時，得到（NiO)a3 (NbO2Ja7粉體，再二次球磨6小時，過80目 分樣篩，備用；
[0036] 再將22. 3291gCaCO3和27. 5114g2抑2混合，以去離子水作為球磨介質