二元系钛酸铜钇-钛酸锶巨介电陶瓷材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种二元系钛酸铜钇-钛酸锶巨介电陶瓷材料及其制备方法，该陶瓷材料用通式(1-x)Y_2/3Cu₃Ti₄O₁₂-xSrTiO₃表示的材料组成，0.05≤x≤0.35，其制备方法是先采用溶胶凝胶法将原料制备成凝胶，预烧后得到高纯度、粒度均一、活性较高的陶瓷粉体，再通过造粒、压片、烧结、烧银工艺步骤，制备成介电常数高、电常数频率稳定性好、实用性强、易于生产的二元系钛酸铜钇-钛酸锶巨介电陶瓷材料。本发明制备方法简单、重复性好、成品率高，实验结果表明，x的取值为0.15时，二元系钛酸铜钇-钛酸锶巨介电陶瓷材料在1kHz下介电常数最高可达139059、介电损耗为0.31，且介电常数在很宽的频率范围内变化很小≥100000。

主权项

一种二元系钛酸铜钇‑钛酸锶巨介电陶瓷材料，其特征在于：该陶瓷材料用通式(1‑x)Y_2/3Cu₃Ti₄O₁₂‑xSrTiO₃表示的材料组成，x的取值为0.15，它由下述步骤制备而成：(1)配料按通式(1‑x)Y_2/3Cu₃Ti₄O₁₂‑xSrTiO₃的化学计量比分别称取原料Y(NO₃)₃·6H₂O、Cu(NO₃)₂·3H₂O、Sr(NO₃)₂、Ti(C₄H₉O)₄，将Y(NO₃)₃·6H₂O、Cu(NO₃)₂·3H₂O和Sr(NO₃)₂溶解于去离子水中，记为溶液1，将Ti(C₄H₉O)₄溶解于乙酸与乙醇的混合液中，记为溶液2，在搅拌条件下，将溶液1倒入溶液2中，所得混合液中钛酸丁酯的浓度为0.45mol/L、乙酸体积分数为15％～20％、去离子水体积分数为18.7％，25～30℃水浴中反应6～8小时，得到凝胶，所得凝胶经陈化、干燥、研磨，得到干凝胶粉；(2)预烧将干凝胶粉置于氧化铝坩埚内，加盖，750～800℃预烧10～15小时，自然冷却至常温，得到预烧粉；(3)球磨将预烧粉装入尼龙罐中，加入无水乙醇和玛瑙球，无水乙醇与预烧粉的质量比为1∶1.0～1.2，球磨6～12小时，分离玛瑙球，干燥，研磨，得到球磨后的预烧粉；(4)造粒向球磨后的预烧粉中加入其质量40％～50％的质量分数为5％的聚乙烯醇水溶液，充分搅拌，研细，自然干燥，过120目筛，制成球状粉粒；(5)压片将球状粉粒放入不锈钢模具内，用100MPa的压力将其压制成圆柱状坯件；(6)烧结将圆柱状坯件放入氧化铝平板上，用380分钟升温至500℃，保温1小时，再以2℃/分钟升温速率升温至1030～1060℃，烧结20～30小时，然后以2℃/分钟降温速率降温至800℃，随炉自然冷却至常温；(7)烧银将烧结后的陶瓷表面打磨，抛光至0.5～0.6mm厚，用酒精搽拭干净，在其上下表面分别涂覆厚度为0.01～0.03mm的银浆，840℃保温30分钟，自然冷却至常温，制备成二元系钛酸铜钇‑钛酸锶巨介电陶瓷材料。