本发明涉及一种高频低损耗高压陶瓷介质材料及其制备方法,属于电容器用陶瓷介质材料。
背景技术:
1、高压陶瓷电容器主要应用在送电、配电电力系统例如遮断器、验电器、避雷器或是处理脉冲能量的设备如气体激光器等,近年来随着材料、电极和制造技术的进步,高压陶瓷电容器快速发展,并取得广泛应用。由于电容器工作环境可能存在高温、潮湿等情况,要求电容器的介质材料具有高耐压、低损耗、高稳定性等特点。
2、目前高压陶瓷电容器往往含有铅、镉,在制备和使用过程中对人体和环境均会造成危害,对性能也会产生一定的影响,不利于陶瓷电容器的安全性。所以,如何制备环保、高击穿电压、低损耗、高体积电阻率、高安全可靠性的电容器用陶瓷介质材料成为当下电容器的研究重点。
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、为了解决现有技术的上述问题,本发明提供一种高频低损耗高压陶瓷介质材料及其制备方法。
3、(二)技术方案
4、为了达到上述目的,本发明采用的主要技术方案包括:
5、一种高频低损耗高压陶瓷介质材料,其包括srtio3、catio3、bi2o3、tio2、zno、casitio5、mg3la2ti6o18、zro2和mnco3。
6、进一步地,其包括按重量份计的srtio3 60~80份、catio3 9~35份、bi2o3 0.1~5份、tio2 0.1~5份、zno 0.1~5份、casitio5 0.1~5份、mg3la2ti6o18 0.1~5份、zro2 0.1~6份和mnco3 0.1~5份。
7、一种优选方案中,如上所述的高频低损耗高压陶瓷介质材料按重量份计的原料为:srtio3 60~80份,catio3 12~35份,bi2o3 0.3~3份,tio20.1~2份,zno 0.5~3份,casitio5 1~3份,mg3la2ti6o18 0.1~2份,zro20.2~4份,mnco3 0.1~2份。
8、另一种优选方案中,如上所述的高频低损耗高压陶瓷介质材料按重量份计的原料为:srtio3 60~70份,catio3 25~35份,bi2o3 0.3~2份,tio2 0.2~2份,zno 0.1~2份,casitio5 1.5~2.5份,mg3la2ti6o18 0.1~1.5份,zro2 0.3~3.8份,mnco3 0.5~1.5份。
9、另一种优选方案中,如上所述的高频低损耗高压陶瓷介质材料按重量份计的原料为:srtio3 65份,catio3 31.3份,bi2o3 0.3份,tio2 0.5份,zno 0.3份,casitio5 1.2份,mg3la2ti6o18 0.7份,zro2 0.6份,mnco30.1份。
10、如上所述的高频低损耗高压陶瓷介质材料,优选地,所述srtio3、catio3、casitio5、mg3la2ti6o18分别采用固相法合成。
11、所述srtio3制备方法为:将原材料srco3和tio2按1:1摩尔比配料,球磨混合后在110~140℃进行烘干,然后在1250℃~1290℃下保温2.5~3.5小时,固相反应合成srtio3。
12、所述catio3制备方法为:将原材料caco3和tio2按1:1摩尔比配料,球磨混合后在110~140℃进行烘干,然后在1230℃~1270℃下保温2.5~3.5小时,固相反应合成catio3。
13、所述casitio5制备方法为:将原材料caco3、sio2和tio2按1:1:1摩尔比配料,球磨混合后在110~140℃进行烘干,然后在1200℃~1300℃下保温3~4小时,固相反应合成casitio5。
14、所述mg3la2ti6o18制备方法为:将原材料la2o3、mgco3和tio2按1:3:6摩尔比配料,球磨混合后在110~140℃进行烘干,然后在1200℃~1300℃下保温3~4小时,固相反应合成mg3la2ti6o18。
15、如上所述的高频低损耗高压陶瓷介质材料,优选地,所述srtio3、catio3、mg3la2ti6o18和casitio5研磨后均需过180目筛。
16、如上所述的高频低损耗高压陶瓷介质材料的制备方法,优选地,按重量份准备各原料,之后进行球磨混合并加入粘结剂造粒,采用烘箱进行烘干,烘干后的造粒料过筛,得到所述高频低损耗高压陶瓷介质材料。
17、如上所述的制备方法,优选地,所述球磨混合3~4小时,所述粘结剂为质量分数8%的聚乙烯醇水溶液,加入粘结剂后球磨0.5~1.5小时;烘干温度为130~150℃,烘干后的造粒料过70目筛。
18、一种高频低损耗高压陶瓷电容器,其是将如上所述的高频低损耗高压陶瓷介质材料压制、在高温1300~1350℃下保温1.5~2小时后获得陶瓷电容器瓷体,瓷体被银后烧结焊接包封得到高频低损耗高压陶瓷电容器。
19、(三)有益效果
20、本发明的有益效果是:
21、本发明提供的高频低损耗高压陶瓷介质材料,以srtio3作为基体材料进行掺杂改性,通过掺杂少量casitio5和mg3la2ti6o18等原料制备的陶瓷电容器用瓷料,实现了耐直流电压>10kv/mm,介电常数最高>200,介电损耗<6×10-4、体积电阻率>1012ω·cm,这些电性能的提高为制备高频低损耗高压陶瓷电容器奠定了良好的基础,能够满足送电、配电电力系统、高压电源、视频设备、处理脉冲能量设备等领域对陶瓷电容器的要求。
1.一种高频低损耗高压陶瓷介质材料,其特征在于,其包括srtio3、catio3、bi2o3、tio2、zno、casitio5、mg3la2ti6o18、zro2和mnco3。
2.如权利要求1所述的高频低损耗高压陶瓷介质材料,其特征在于,其包括按重量份计的srtio3 60~80份、catio3 9~35份、bi2o3 0.1~5份、tio2 0.1~5份、zno 0.1~5份、casitio5 0.1~5份、mg3la2ti6o18 0.1~5份、zro2 0.1~6份和mnco3 0.1~5份。
3.如权利要求1所述的高频低损耗高压陶瓷介质材料,其特征在于,srtio3 60~80份,catio3 12~35份,bi2o3 0.3~3份,tio2 0.1~2份,zno0.5~3份,casitio5 1~3份,mg3la2ti6o18 0.1~2份,zro2 0.2~4份,mnco30.1~2份。
4.如权利要求1所述的高频低损耗高压陶瓷介质材料,其特征在于,所述srtio3的制备方法为:将原材料srco3和tio2按1:1摩尔比配料,球磨混合后在110~140℃进行烘干,然后在1250℃~1290℃下保温2.5~3.5小时,固相反应合成srtio3;
5.如权利要求1所述的高频低损耗高压陶瓷介质材料,其特征在于,所述casitio5的制备方法为:将原材料caco3、sio2和tio2按1:1:1摩尔比配料,球磨混合后在110~140℃下进行烘干,然后在1200℃~1300℃下保温2~3小时,通过固相反应合成casitio5。
6.如权利要求1所述的高频低损耗高压陶瓷介质材料,其特征在于,所述mg3la2ti6o18的制备方法为:将原材料la2o3、mgco3和tio2按1:3:6摩尔比配料,球磨混合后110~140℃下进行烘干,然后在1200℃~1300℃下保温2~3小时,通过固相反应合成mg3la2ti6o18。
7.如权利要求1所述的高频低损耗高压陶瓷介质材料,其特征在于,所述srtio3、catio3、mg3la2ti6o18和casitio5需研磨过180目筛。
8.如权利要求1-7中任一项所述高频低损耗高压陶瓷介质材料的制备方法,其特征在于,其包括按重量份准备各原料,之后进行球磨混合并加入粘结剂造粒烘干,获得高频低损耗高压陶瓷介质材料。
9.如权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述球磨混合3~4小时,所述粘结剂为质量分数8%的聚乙烯醇水溶液,加入粘结剂后球磨0.5~1.5小时;所述烘干的温度为130~150℃,烘干后的造粒料过70目筛。
10.一种高频低损耗高压陶瓷电容器,其特征在于,其是将权利要求1-3中任一项所述高频低损耗高压陶瓷介质材料压制后,在高温1300~1350℃下保温1.5~2小时后获得陶瓷电容器瓷体,被银后烧结焊接包封得到高频低损耗高压陶瓷电容器。
