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内电极的贱金属化己成为多层陶瓷电容器(MLCC)发展的一个重要趋势,因此制备出能与镍内电极在还原性气氛下共烧的BaTiO3基抗还原陶瓷介质是MLCC贱金属化的核心技术。本研究选取在还原性气氛下烧结的[(Ba1—X—γ,Cax,Srγ)O].(Ti1—z, Zrz) O2(m=1.01, x=0.04~0.15,y=0.00~0.15,z=0.01~0.15)为抗还原研究对象,借助于XRD、SEM、LCR仪、高阻计等测试手段,探索分析了制备工艺及受主、稀土离子的掺杂对钛酸钡基介质材料抗还原性能的影响。
以BaCO3、CaCO3、SrCO3、TiO2、ZrO2为原料,采用固相反应制备[(Ba0.8Ca0.1Sr0.1)O]1.01(Ti0.9Zr0.1)O2固溶体,研究了制备工艺对固溶体合成的影响,结果表明:球磨9小时、预烧温度1250℃、保温30分钟是制备BaTiO3基固溶体的较佳工艺条件。
采用正交试验法研究了基料配方对钛酸钡基瓷料介电性能的影响,得到了影响瓷料介电性能的主次因素:对室温介电常数而言,主次影响因素顺序为Ca2+的掺杂量、Sr2+的掺杂量、Zr4+的掺杂量;对室温介质损耗而言,主次影响因素顺序为Ca2+的掺杂量、Zr4+的掺杂量、Sr2+的掺杂量;对绝缘电阻率而言,主次影响因素顺序为Zr4+的掺杂量、Ca2+的掺杂量、Sr2+的掺杂量。同时,获得了综合介电性能较优的基料配方组成:[(Ba0.82Ca0.08Sr0.1)O]1.01(Ti0.85Zr0.15)O2,其性能可达到:ε=8682,tanδ=0.72%,ρ=5.2×1011Ω·cm。
在抗还原瓷料掺杂改性的研究中得出:Y2O3、Co2O3、MnO2的掺杂量在0.1mol%~1mol%范围内时,伴随掺杂量的增加,陶瓷晶粒尺寸有一定程度的减小,晶粒结合得更加紧密,致密度增强,瓷料的抗还原性得到了显著的提高。
本研究具有原料价格便宜、工艺简单、容易实现工程化应用等优点,相关的研究成果为抗还原钛酸钡基MLCC瓷料的应用奠定了良好的基础。