无铅陶瓷电容器介质材料的制备与性能的研究

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1、中文摘要陶瓷电容器介质是一类用途广泛的材料，随着人类环保意识的增强，传统铅基陶瓷介质材料因其在生产和使用过程中给环境和人类健康带来的巨大危害，己不能满足人们的要求，寻找一种新型的、环保的、高性能的无铅陶瓷电容器介质材料成为各国材料研究人员的共同目标。本文以BaTiO，和(Bi0.5Na0.5)Ti03材料为研究对象，通过对体系进行掺杂改性，以提高材料的介电性能，达到实际应用的需要。针对BaTi03材料烧结温度高，介电性能随温度变化大的缺点，采用固相法在BaTi场中掺杂含Ce物质〔CeC13和Ce02,0-20at%)和CuO(0-8wt%);针对(B10.5Na0.5)Ti03材料电导率高，

2、介电系数低等缺点，在体系中掺杂姚03(0-1.Oat%);由于两种材料结构相同(钙钦矿结构)，组成接近，因此讨论BaTi03一(Bio.5Nao.5)Ti03(BaTi03O-l6at%)二元体系的组成与性能的关系，并掺杂姚仇(0-1.Oat%)和CeOZ(O-l.Oat%)进行掺杂改性。各组分试样分别在适当温度下烧结，获得了烧结良好的瓷体，经过比较，选择出两组有代表性、性能优良的组分:在BaTi场(Ce027at%,CuO0.5wt%)试样在1260℃空气气氛中烧结2h,瓷体的相对介电系数为2590，介质损耗为2.15%,绝缘电阻率为5.8X107,Q-cm;xBaTiO:一(1-x)(B

3、ia.5NaO.5)TiO3(x=0.06,Ce020.5at%)试样在1160℃下烧结2h,瓷体的相对介电系数为1620，介质损耗为1.80%，绝缘电阻率为4.84X107n.cmo实验结果显示:BaTi03陶瓷中掺杂Ce后，C扩+进入B位，部分晶胞呈现出中心对称，使BaTi伪的极化不规则，整体的畴结构遭到破坏，导致了几的前移，介电性能有较大改善，可以有效的增加体系的相对介电系数，并降低介质损耗，而Cu0的加入会在烧结过程中形成液相，促进传质，有效的降低烧结温度，并使瓷体的致密度提高，从而使绝缘电阻率大幅增加;(Bio.5Naos)Ti03陶瓷中引入BaTi03，能产生一系列离子空位和空间

4、电荷，使电畴结构松散并抑制了离子的松弛极化，提高了瓷体的相对介电系数并降低损耗值，而CeO2的加入同样使C尹取代了部分B位的r'+离子，导致试样的损耗进一步降低并使介电峰展宽。由介电温谱分析了体系从室温到400℃的相变化，阐述了对(Bio-5Nao.5)Ti03基陶瓷材料高温相变过程的新看法。关键词:无铅;钦酸钡:钦酸秘钠;介电性能;掺杂改性;相变;ABSTRACTCapacitorceramicsarewidelyusednowadays.Thetraditionallead-baseddielectricceramics,whichdoharmtotheenvironmentsandth

5、ehealthofhumanbeing,can'tmeetthedemandsanymorewhenpeopleatachmoreandmoreimportancetotheenvironments.Thescientistsofmaterialsallovertheworldhaveaimedatdevisinganew,nonpolluting,highproperties,andlead-freedielectricceramics.Bariumtitanateandbismuthsodiumtitanateareinvestigatedinthecontent.Weoptimizet

6、hedielectricpropertiestomeetthedemandsforpracticeapplicationsbydoping.Ce(CeC13andCeO20-20at%)andCuO(0-8wt%)areusedinbariumtitanatetolowerthesinteringtemperatureandrestrainthetemperature-variabilityindielectricproperties;Y203(0-1.Oat%)isusedinbismuthsodiumtitanatetoenhancethedielectricproperties.Bar

7、iumtitanateandbismuthsodiumtitanatehavethesamestructures(perovskite)andclosecomponents,sothecompositiondependenceofdielectricpropertiesofbariumtitanateandbismuthsodiumtitanatesystem(BaTi030-16at%)isstudied,