專利名稱：摻雜型銅鈦氧化物電容器陶瓷介質(zhì)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于以成分為特征的陶瓷組合物及其制備方法，尤其關(guān)于CaCu3Ti4O12電容器陶瓷介質(zhì)及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著電子器件小型化、微型化的需求，針對(duì)于陶瓷電容器而言，就迫切需要具有更高介電常數(shù)的電介質(zhì)材料，同時(shí)需要其在盡可能寬的應(yīng)用溫度范圍內(nèi)具有穩(wěn)定的電容變化率以及較低的損耗。CaCu3Ti4O12是新近發(fā)現(xiàn)的一種高介材料，為類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，其相對(duì)介電常數(shù)在104量級(jí)；如M.A.Subramanian等人在Journal of Solid State Chemistry 151，323-325(2000)中發(fā)表的題目為“High Dielectric Constant in ACu3Ti4O12and ACu3Ti3FeO12Phases”。雖然CaCu3Ti4O12也是鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鈦酸鹽，但它無(wú)鐵電—順電相變；因此，特別是在很寬的溫區(qū)范圍內(nèi)(例如100-400K)，其靜態(tài)介電常數(shù)幾乎不隨溫度變化而變化。
目前通常采用固相反應(yīng)法制備CaCu3Ti4O12，使用化學(xué)純或分析純的CaCO3、CuO、TiO2為主要原料。從制備CaCu3Ti4O12晶體的對(duì)比試驗(yàn)中得知，其合成條件差異很大，溫度從600℃至1200℃都有CaCu3Ti4O12晶相生成，尤其是溫度高于800℃時(shí)，開始大量生成CaCu3Ti4O12晶相，同時(shí)還伴有CaTiO3生成；當(dāng)燒結(jié)溫度達(dá)到1200℃時(shí)，CaTiO3才能繼續(xù)參與固相反應(yīng)，從而合成出CaCu3Ti4O12單相。因此，目前制備CaCu3Ti4O12所需要的燒結(jié)溫度很高，保溫時(shí)間較長(zhǎng)；而長(zhǎng)時(shí)間高溫加熱會(huì)促使反應(yīng)體或生成物粒子的顆粒進(jìn)一步長(zhǎng)大，從而使固體間的反應(yīng)性降低。而且長(zhǎng)時(shí)間處于較高的燒結(jié)溫度下不但消耗大量的能源，而且對(duì)燒結(jié)爐的使用壽命產(chǎn)生不利影響；如任清褒在材料研究學(xué)報(bào)、2006年2月第20卷第1期CaCu3Ti4O12多晶塊材的巨介電常數(shù)”。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種摻雜型CaCu3Ti4O12(CCTO)電容器陶瓷介質(zhì)及其制備方法該方法使得燒結(jié)反應(yīng)在盡可能低的溫度下和盡可能短的時(shí)間內(nèi)來(lái)完成，并且同時(shí)保持較高的介電常數(shù)和低損耗的特性，從而使固體間的反應(yīng)性降低，可以節(jié)約大量的能源，提高燒結(jié)爐的使用壽命。
本發(fā)明通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
一種摻雜型CaCu3Ti4O12電容器陶瓷介質(zhì)，其組分及摩爾百分比含量為SrxCa(1-x)Cu3Ti4O12，其中x＝0.01～0.04，采用CaCO3、CuO、TiO2和SrCO3為原料。
一種摻雜型CaCu3Ti4O12電容器陶瓷介質(zhì)，其組分及摩爾百分比含量為NaxSr0.01Ca(0.99-x)Cu3Ti4O12，其中x＝0.01～0.04，采用CaCO3、CuO、TiO2、SrCO3和Na2CO3為原料。
一種摻雜型CaCu3Ti4O12電容器陶瓷介質(zhì)，其組分及摩爾百分比含量為Sr0.01Ca0.99Cu3Ti4(1-y)Zr4yO12，其中y＝0.01～0.04，采用CaCO3、CuO、TiO2、SrCO3、Na2CO3和ZrO2為原料。
對(duì)于Sr摻雜型CaCu3Ti4O12電容器陶瓷介質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)首先選用分析純的CaCO3、CuO、TiO2為主要原料，以及分析純的摻雜原料SrCO3，并根據(jù)Sr0.01Ca0.99Cu3Ti4O12化學(xué)配比式進(jìn)行所述原料粉料的配料；(2)采用行星球磨法對(duì)所述原料粉料進(jìn)行研磨，以使所述粉料顆粒度達(dá)到1微米量級(jí)以下；(3)先驅(qū)體的制備將爐溫從室溫下經(jīng)1小時(shí)左右迅速升至大約900℃，并在所述溫度下保溫24小時(shí)后自由降至室溫；(4)將預(yù)合成的先驅(qū)體材料進(jìn)行行星球磨而被粉碎，并再次使所述粉料顆粒度達(dá)到1微米量級(jí)以下；(5)造粒向所述坯料中加入粘合劑，并在約10Mpa的壓力下將所述粉料壓制成直徑約為15mm，厚度為1.5mm左右的試樣樣片；(6)將壓制成形的樣片從室溫經(jīng)0.5小時(shí)升溫至200℃，采用50℃/小時(shí)的升溫速率升溫至550℃，并在此溫度下保溫約0.5小時(shí)，再經(jīng)2～3小時(shí)升至燒成溫度1100～1160℃附近，保溫大約20～24個(gè)小時(shí)后自由冷卻至室溫。
對(duì)于Na和Sr摻雜型CaCu3Ti4O12電容器陶瓷介質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)首先選用分析純的CaCO3、CuO、TiO2為主要原料，以及分析純的摻雜原料SrCO3和Na2CO3，并根據(jù)Na0.02Sr0.01Ca0.97Cu3Ti4O12化學(xué)配比式進(jìn)行所述原料粉料的配料；(2)采用行星球磨法對(duì)所述原料粉料進(jìn)行研磨，以使所述粉料顆粒度達(dá)到1微米量級(jí)以下；(3)先驅(qū)體的制備將爐溫從室溫下經(jīng)1小時(shí)左右迅速升至大約850℃，并在所述溫度下保溫20小時(shí)后自由降至室溫；(4)將預(yù)合成的先驅(qū)體材料進(jìn)行行星球磨而被粉碎，并再次使所述粉料顆粒度達(dá)到1微米量級(jí)以下；(5)造粒向所述坯料中加入粘合劑，并在約10Mpa的壓力下將所述粉料壓制成直徑約為15mm，厚度為1.5mm左右的試樣樣片；(6)將壓制成形的樣片從室溫經(jīng)0.5小時(shí)升溫至200℃，采用50℃/小時(shí)的升溫速率升溫至550℃，并在此溫度下保溫約0.5小時(shí)，再經(jīng)2～3小時(shí)升至燒成溫度1100～1160℃附近，保溫大約16～24個(gè)小時(shí)后自由冷卻至室溫。
對(duì)于Sr和Zr摻雜型CaCu3Ti4O12電容器陶瓷介質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)首先選用分析純的CaCO3、CuO、TiO2為主要原料，以及分析純的摻雜原料SrCO3和ZrO2，并根據(jù)Sr0.01Ca0.99Cu3Ti3.96Zr0.04O12化學(xué)配比式進(jìn)行所述原料粉料的配料；(2)采用行星球磨法對(duì)所述原料粉料進(jìn)行研磨，以使所述粉料顆粒度達(dá)到1微米量級(jí)以下；(3)先驅(qū)體的制備將爐溫從室溫下經(jīng)1小時(shí)左右迅速升至大約850℃，并在所述溫度下保溫20小時(shí)后自由降至室溫；(4)將預(yù)合成的先驅(qū)體材料進(jìn)行行星球磨而被粉碎，并再次使所述粉料顆粒度達(dá)到1微米量級(jí)以下；(5)造粒向所述坯料中加入粘合劑，并在約10Mpa的壓力下將所述粉料壓制成直徑約為15mm，厚度為1.5mm左右的試樣樣片；(6)將壓制成形的樣片從室溫經(jīng)0.5小時(shí)升溫至200℃，采用50℃/小時(shí)的升溫速率升溫至550℃，并在此溫度下保溫約0.5小時(shí)，再經(jīng)2～3小時(shí)升至燒成溫度1140～1160℃附近，保溫大約16～20個(gè)小時(shí)后自由冷卻至室溫。
本發(fā)明的有益效果是，提供了一種摻雜型CaCu3Ti4O12(CCTO)電容器陶瓷介質(zhì)及其制備方法，使得燒結(jié)反應(yīng)在盡可能低的溫度下(1140℃)和盡可能短的時(shí)間內(nèi)來(lái)完成，并且同時(shí)保持較高的介電常數(shù)和低損耗(低于5％)的特性，從而使固體間的反應(yīng)性降低，也相應(yīng)縮短了保溫時(shí)間，節(jié)了約大量的能源，提高了燒結(jié)爐的使用壽命。


圖1(a)是分別在1100℃，1120℃，1140℃，1150℃和1160℃溫度下合成的四組SrxCa(1-x)Cu3Ti4O12樣品，其中Sr2+離子取代量與其介電常數(shù)之間的關(guān)系圖(1KHz)。
圖1(b)是分別在1100℃，1120℃，1140℃，1150℃和1160℃溫度下合成的四組SrxCa(1-x)Cu3Ti4O12樣品，其中Sr2+離子取代量與其損耗之間的關(guān)系圖(1KHz)。
圖2是Sr0.01Ca0.99Cu3Ti4O12分別在1100℃，1120℃，1140℃，1150℃和1160℃溫度下合成的試樣的介電常數(shù)和損耗之間的關(guān)系圖(1KHz)。
圖3是Na0.02Sr0.01Ca0.97Cu3Ti4O12在1140℃溫度下合成的試樣的介電常數(shù)和損耗之間的關(guān)系圖(1KHz)。
圖4是Sr0.01Ca0.99Cu3Ti3.96Zr0.04O12分別在1140℃溫度下燒結(jié)并保溫10小時(shí)，或者在該溫度下保溫20小時(shí)，以及在1150℃溫度下燒成并保溫10小時(shí)合成的試樣的介電常數(shù)和損耗之間的關(guān)系圖(1KHz)，其中每三個(gè)樣品點(diǎn)代表同一燒結(jié)條件下的試樣取樣。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
本發(fā)明實(shí)施例所用的原料均為分析純或者化學(xué)純。
實(shí)施例1本發(fā)明采用固相反應(yīng)法來(lái)制備摻雜型的CaCu3Ti4O12，首先選用分析純的CaCO3、CuO、TiO2為主要原料，并摻入適量的SrCO3形成相應(yīng)的化學(xué)配比式SrxCa(1-x)Cu3Ti4O12(SCCT)粉料，其中x＝0.01，0.02，0.03，0.04；并采用傳統(tǒng)干壓成型陶瓷工藝制備試樣。
下面以Sr0.01Ca0.99Cu3Ti4O12為例來(lái)說(shuō)明其制備工藝流程(1)根據(jù)Sr0.01Ca0.99Cu3Ti4O12化學(xué)配比式進(jìn)行配料，并采用行星球磨法對(duì)原料粉料進(jìn)行研磨，以使所述粉料顆粒度達(dá)到1微米量級(jí)以下。由于固相反應(yīng)主要靠混合物晶格質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)和互換位置來(lái)進(jìn)行，為了使固相反應(yīng)盡快完成，應(yīng)使粒子半徑較小，擴(kuò)散半徑短，并且每單位體積的異種離子接觸數(shù)高，從而使反應(yīng)開始點(diǎn)增多。因此原料粉碎越細(xì)，則相互接觸表面增大，從而有利于加快固相反應(yīng)的進(jìn)行。
(2)先驅(qū)體的制備將爐溫從室溫下經(jīng)1小時(shí)左右迅速升至800℃、900℃或1000℃，并在相應(yīng)的溫度下保溫24小時(shí)、20小時(shí)或15小時(shí)后自由降至室溫。合成時(shí)為阻止材料與坩堝反應(yīng)引入雜質(zhì)，可以在材料與坩堝之間墊上同樣材料壓成的薄片。
(3)將預(yù)合成的先驅(qū)體材料采用行星球磨方式進(jìn)行粉碎，并再次使所述粉料顆粒度達(dá)到1微米量級(jí)以下。
(4)造粒，向所述坯料中加入粘合劑，并在約10Mpa的壓力下將粉料壓制成直徑約為15mm，厚度為1.5mm左右的試樣樣片。
(5)將壓制成形的樣片從室溫經(jīng)0.5小時(shí)升溫至200℃，采用50℃/小時(shí)的升溫速率升溫至550℃，在此溫度下保溫約0.5小時(shí)，再經(jīng)2～3小時(shí)升至燒成溫度1100℃附近，保溫大約20～24個(gè)小時(shí)后自由冷卻至室溫。
分別制備四組SrxCa(1-x)Cu3Ti4O12樣品，其中x＝0.01，0.02，0.03，0.04；并分別在1100℃～1160℃的溫度下進(jìn)行燒結(jié)。對(duì)所述燒結(jié)后的樣品進(jìn)行被銀處理，并使用天津市無(wú)線電六廠生產(chǎn)的“Automatic LCR meter 4225”型測(cè)試儀來(lái)分別測(cè)量所述樣品在100Hz、1KHz和10KHz下的電容量C和損耗tgδ，并利用下式計(jì)算出材料的介電常數(shù)εϵ=14.4×C0×dD2]]>其中C0-測(cè)得樣品的電容量(PF)；
d-樣品的厚度(cm)；D-樣品的直徑(cm)；圖1(a)是將所制備的上述四組SrxCa(1-x)Cu3Ti4O12樣品，其中x＝0.01，0.02，0.03，0.04；分別在1100℃，1120℃，1140℃，1150℃和1160℃溫度下進(jìn)行合成，Sr2+離子取代量與其介電常數(shù)之間的關(guān)系圖(1KHz)。圖1(b)是該條件下該樣品對(duì)應(yīng)的Sr2+離子取代量與其損耗之間的關(guān)系圖(1KHz)。
由圖1(a)和1(b)所示，在1100℃～1160℃的溫度下，隨著Sr2+離子取代量的增加，材料的介電常數(shù)將有所減小，高溫?zé)Y(jié)條件下尤為明顯；同時(shí)伴隨著Sr2+離子取代量的增加，對(duì)應(yīng)的損耗也略有增大的趨勢(shì)。優(yōu)選當(dāng)Sr2+離子取代量為0.01mol時(shí)，其介電常數(shù)均較大，而此時(shí)其損耗均較小。
圖2是SrxCa(1-x)Cu3Ti4O12樣品中當(dāng)x＝0.01時(shí)，分別在1100℃，1120℃，1140℃，1150℃和1160℃溫度下合成的試樣的介電常數(shù)和損耗之間的關(guān)系圖(1KHz)，從中可以清楚的看到隨著燒結(jié)溫度的提高，試樣的介電常數(shù)和損耗均有變大的趨勢(shì)；優(yōu)選在1140℃溫度下進(jìn)行Sr0.01Ca0.99Cu3Ti4O12粉料的燒結(jié)，其介電常數(shù)和損耗都較令人滿意。
實(shí)施例2當(dāng)使用Na+、K+等不等電價(jià)離子取代部分Ca2+離子形成AxCa(1-x)Cu3Ti4O12陶瓷材料(其中x＝0.01，0.02，0.03，0.04)，當(dāng)A+離子為Na+或K+時(shí)；隨著所添加的該離子添加量的增加，使得相應(yīng)的CCTO材料的燒結(jié)溫度提高了，其介電常數(shù)也有所提高，材料的損耗減??；但同時(shí)其電容變化率增大。經(jīng)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)在1140℃溫度下燒結(jié)并保溫24小時(shí)的試樣可以得到最低的損耗，當(dāng)摻雜濃度為0.02mol時(shí)損耗最低可達(dá)5％以下。
摻入Na+、K+等不等電價(jià)離子取代Ca2+離子形成的AxCa(1-x)Cu3Ti4O12陶瓷材料具有較高的介電常數(shù)和較小的損耗，而且其具有與摻Sr2+形成Sr0.01Ca0.99Cu3Ti4O12介電材料相似的燒結(jié)特性，優(yōu)選在1140℃的溫度下燒結(jié)。結(jié)合上述兩種不同的摻雜離子，采用與實(shí)施例1中相近的工藝步驟來(lái)合成NaxSr0.01Ca(0.99-x)Cu3Ti4O12，其中x＝0.01，0.02，0.03，0.04；下面以Na0.02Sr0.01Ca0.97Cu3Ti4O12為例來(lái)說(shuō)明其制備工藝流程(1)首先選用分析純的CaCO3、CuO、TiO2為主要原料，以及分析純的摻雜原料SrCO3和Na2CO3，并根據(jù)Na0.02Sr0.01Ca0.97Cu3Ti4O12化學(xué)配比式進(jìn)行所述原料粉料的配料；(2)采用行星球磨法對(duì)所述原料粉料進(jìn)行研磨，以使所述粉料顆粒度達(dá)到1微米量級(jí)以下；(3)先驅(qū)體的制備將爐溫從室溫下經(jīng)1小時(shí)左右迅速升至大約850℃，并在所述溫度下保溫20小時(shí)后自由降至室溫；合成時(shí)為阻止材料與坩堝反應(yīng)引入雜質(zhì)，可以在材料與坩堝之間墊上同樣材料壓成的薄片；
(4)將預(yù)合成的先驅(qū)體材料進(jìn)行行星球磨而被粉碎，并再次使所述粉料顆粒度達(dá)到1微米量級(jí)以下；(5)造粒向所述坯料中加入粘合劑，并在約10Mpa的壓力下將所述粉料壓制成直徑約為15mm，厚度為1.5mm左右的試樣樣片；(6)將壓制成形的樣片從室溫經(jīng)0.5小時(shí)升溫至200℃，采用50℃/小時(shí)的升溫速率升溫至550℃，并在此溫度下保溫約0.5小時(shí)，再經(jīng)2～3小時(shí)升至燒成溫度1140℃附近，保溫大約20個(gè)小時(shí)后自由冷卻至室溫。
如圖3所示，經(jīng)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)同樣在Na+離子摻雜量為0.02mol時(shí)，對(duì)于介電材料Na0.02Sr0.01Ca0.97Cu3Ti4O12，在1140℃溫度下燒結(jié)的試樣只需要保溫更短的時(shí)間就可以得到低于5％的損耗特性，例如保溫16～20小時(shí)，優(yōu)選位20小時(shí)。類似的介電特性也可以通過(guò)向Sr0.01Ca0.99Cu3Ti4O12摻雜微量的K+獲得。
實(shí)施例3在AxCa(1-x)Cu3Ti4O12陶瓷材料中摻入0.01mol的Sr2+后，再引入B位摻雜離子Zr4+以合成Sr0.01Ca0.99Cu3Ti4(1-y)Zr4yO12，其中y＝0.01，0.02，0.03，0.04；并采用與實(shí)施例1中相近的工藝步驟進(jìn)行介電材料的合成。
下面以Sr0.01Ca0.99Cu3Ti3.96Zr0.04O12為例來(lái)說(shuō)明其制備工藝流程(1)首先選用分析純的CaCO3、CuO、TiO2為主要原料，以及分析純的摻雜原料SrCO3和ZrO2，并根據(jù)Sr0.01Ca0.99Cu3Ti3.96Zr0.04O12化學(xué)配比式進(jìn)行所述原料粉料的配料；(2)采用行星球磨法對(duì)所述原料粉料進(jìn)行研磨，以使所述粉料顆粒度達(dá)到1微米量級(jí)以下；(3)先驅(qū)體的制備將爐溫從室溫下經(jīng)1小時(shí)左右迅速升至大約850℃，并在所述溫度下保溫20小時(shí)后自由降至室溫；合成時(shí)為阻止材料與坩堝反應(yīng)引入雜質(zhì)，可以在材料與坩堝之間墊上同樣材料壓成的薄片；(4)將預(yù)合成的先驅(qū)體材料進(jìn)行行星球磨而被粉碎，并再次使所述粉料顆粒度達(dá)到1微米量級(jí)以下；(5)造粒向所述坯料中加入粘合劑，并在約10Mpa的壓力下將所述粉料壓制成直徑約為15mm，厚度為1.5mm左右的試樣樣片；(6)將壓制成形的樣片從室溫經(jīng)0.5小時(shí)升溫至200℃，采用50℃/小時(shí)的升溫速率升溫至550℃，并在此溫度下保溫約0.5小時(shí)，再經(jīng)2～3小時(shí)升至燒成溫度1140～1160℃附近，保溫大約10～20個(gè)小時(shí)后自由冷卻至室溫。
圖4是Sr0.01Ca0.99Cu3Ti3.96Zr0.04O12分別在1140℃溫度下燒結(jié)并保溫10小時(shí)、或者在該溫度下保溫20小時(shí)，以及在1150℃溫度下燒成并保溫10小時(shí)合成的試樣的介電常數(shù)和損耗之間的關(guān)系圖(1KHz)；其中每三個(gè)樣品點(diǎn)代表同一燒結(jié)條件下的試樣取樣，即樣品點(diǎn)(1至3)代表Sr0.01Ca0.99Cu3Ti3.96Zr0.04O12在1140℃溫度下燒結(jié)并保溫10小時(shí)的試樣，樣品點(diǎn)(4至6)代表Sr0.01Ca0.99Cu3Ti3.96Zr0.04O12在1140℃溫度下燒結(jié)并保溫20小時(shí)的試樣，樣品點(diǎn)(7至9)代表Sr0.01Ca0.99Cu3Ti3.96Zr0.04O12在1150℃溫度下燒結(jié)并保溫10小時(shí)的試樣。經(jīng)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)在Zr4+離子摻雜量為0.04mol時(shí)，對(duì)于介電材料Sr0.01Ca0.99Cu3Ti3.96Zr0.04O12，在1140℃溫度下燒結(jié)的試樣只需要在該溫度下保溫10小時(shí)，其就具有與在1140℃溫度下保溫20小時(shí)的試樣相當(dāng)?shù)母呓殡姵?shù)和較低的介電損耗性能。從而大大減少燒結(jié)時(shí)間，避免了生成物顆粒生長(zhǎng)過(guò)大而使固體間的反應(yīng)性降低，并使其介電性能惡化；同時(shí)也約大量的能源，提高燒結(jié)爐的使用壽命。
雖然本發(fā)明以較佳的實(shí)施例揭示如上，但其并非用以限定本發(fā)明；任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以對(duì)所述發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和潤(rùn)飾，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)視本申請(qǐng)的專利范圍所限定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種摻雜型CaCu3Ti4O12電容器陶瓷介質(zhì)，其特征在于，其組分及摩爾百分比含量為SrxCa(1-x)Cu3Ti4O12，其中x＝0.01～0.04，采用CaCO3、CuO、TiO2和SrCO3為原料。
2.一種摻雜型CaCu3Ti4O12電容器陶瓷介質(zhì)，其特征在于，其組分及摩爾百分比含量為NaxSr0.01Ca(0.99-x)Cu3Ti4O12，其中x＝0.01～0.04，采用CaCO3、CuO、TiO2、SrCO3和Na2CO3為原料。
3.一種摻雜型CaCu3Ti4O12電容器陶瓷介質(zhì)，其特征在于，其組分及摩爾百分比含量為Sr0.01Ca0.99Cu3Ti4(1-y)Zr4yO12，其中y＝0.01～0.04，采用CaCO3、CuO、TiO2、SrCO3、Na2CO3和ZrO2為原料。
4.一種電容器，具有兩電極極板和位于兩電極極板之間的介質(zhì)層，其特征在于所述介質(zhì)層由權(quán)利要求1、或3所述任意一種摻雜型CaCu3Ti4O12電容器陶瓷介質(zhì)材料形成。
5.一種摻雜型CaCu3Ti4O12電容材料的制備方法，包括(1)首先選用分析純的CaCO3、CuO、TiO2為主要原料，以及分析純的摻雜原料SrCO3，并根據(jù)Sr0.01Ca0.99Cu3Ti4O12化學(xué)配比式進(jìn)行所述原料粉料的配料；(2)采用行星球磨法對(duì)所述原料粉料進(jìn)行研磨，以使所述粉料顆粒度達(dá)到1微米量級(jí)以下；(3)先驅(qū)體的制備將爐溫從室溫下經(jīng)1小時(shí)左右迅速升至大約900℃，并在所述溫度下保溫24小時(shí)后自由降至室溫；(4)將預(yù)合成的先驅(qū)體材料進(jìn)行行星球磨而被粉碎，并再次使所述粉料顆粒度達(dá)到1微米量級(jí)以下；(5)造粒向所述坯料中加入粘合劑，并在約10Mpa的壓力下將所述粉料壓制成直徑約為15mm，厚度為1.5mm左右的試樣樣片；(6)將壓制成形的樣片從室溫經(jīng)0.5小時(shí)升溫至200℃，采用50℃/小時(shí)的升溫速率升溫至550℃，并在此溫度下保溫約0.5小時(shí)，再經(jīng)2～3小時(shí)升至燒成溫度1100～1160℃附近，保溫大約20～24個(gè)小時(shí)后自由冷卻至室溫。
6.如權(quán)利要求5所述的摻雜型CaCu3Ti4O12電容材料的制備方法，其特征在于，所述摻雜型CaCu3Ti4O12電容材料在1140℃的燒成溫度下燒結(jié)。
7.一種摻雜型CaCu3Ti4O12電容材料的制備方法，包括(1)首先選用分析純的CaCO3、CuO、TiO2為主要原料，以及分析純的摻雜原料SrCO3和Na2CO3，并根據(jù)Na0.02Sr0.01Ca0.97Cu3Ti4O12化學(xué)配比式進(jìn)行所述原料粉料的配料；(2)采用行星球磨法對(duì)所述原料粉料進(jìn)行研磨，以使所述粉料顆粒度達(dá)到1微米量級(jí)以下；(3)先驅(qū)體的制備將爐溫從室溫下經(jīng)1小時(shí)左右迅速升至大約850℃，并在所述溫度下保溫20小時(shí)后自由降至室溫；(4)將預(yù)合成的先驅(qū)體材料進(jìn)行行星球磨而被粉碎，并再次使所述粉料顆粒度達(dá)到1微米量級(jí)以下；(5)造粒向所述坯料中加入粘合劑，并在約10Mpa的壓力下將所述粉料壓制成直徑約為15mm，厚度為1.5mm左右的試樣樣片；(6)將壓制成形的樣片從室溫經(jīng)0.5小時(shí)升溫至200℃，采用50℃/小時(shí)的升溫速率升溫至550℃，并在此溫度下保溫約0.5小時(shí)，再經(jīng)2～3小時(shí)升至燒成溫度1100～1160℃附近，保溫大約16～24個(gè)小時(shí)后自由冷卻至室溫。
8.如權(quán)利要求7所述的摻雜型CaCu3Ti4O12電容材料的制備方法，其特征在于，所述摻雜型CaCu3Ti4O12電容材料在1140℃的燒成溫度下燒結(jié)，并在此溫度下保溫20小時(shí)。
9.一種摻雜型CaCu3Ti4O12電容材料的制備方法，包括(1)首先選用分析純的CaCO3、CuO、TiO2為主要原料，以及分析純的摻雜原料SrCO3和ZrO2，并根據(jù)Sr0.01Ca0.99Cu3Ti3.96Zr0.04O12化學(xué)配比式進(jìn)行所述原料粉料的配料；(2)采用行星球磨法對(duì)所述原料粉料進(jìn)行研磨，以使所述粉料顆粒度達(dá)到1微米量級(jí)以下；(3)先驅(qū)體的制備將爐溫從室溫下經(jīng)1小時(shí)左右迅速升至大約850℃，并在所述溫度下保溫20小時(shí)后自由降至室溫；(4)將預(yù)合成的先驅(qū)體材料進(jìn)行行星球磨而被粉碎，并再次使所述粉料顆粒度達(dá)到1微米量級(jí)以下；(5)造粒向所述坯料中加入粘合劑，并在約10Mpa的壓力下將所述粉料壓制成直徑約為15mm，厚度為1.5mm左右的試樣樣片；(6)將壓制成形的樣片從室溫經(jīng)0.5小時(shí)升溫至200℃，采用50℃/小時(shí)的升溫速率升溫至550℃，并在此溫度下保溫約0.5小時(shí)，再經(jīng)2～3小時(shí)升至燒成溫度1140～1160℃附近，保溫大約16～20個(gè)小時(shí)后自由冷卻至室溫。
10.如權(quán)利要求9所述的摻雜型CaCu3Ti4O12電容材料的制備方法，其特征在于，所述摻雜型CaCu3Ti4O12電容材料在1150℃的燒成溫度下燒結(jié)。
全文摘要
一種摻雜型CaCu
文檔編號(hào)C04B35/462GK1975943SQ20061013041
公開日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年12月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月20日
發(fā)明者吳裕功, 劉震, 張慧利 申請(qǐng)人:天津大學(xué)