[发明专利]交流高压陶瓷电容器用低损耗介质材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及陶瓷电容器材料技术领域，特别是一种交流高压电容器用低损耗介质材料及制备方法。

背景技术

电容器是一种能够储存电能的元件，是电子设备中大量使用的电子元件之一，被广泛应用于隔直、耦合、旁路、滤波、调谐回路、控制电路等方面。交流高压陶瓷电容器是指应用于高电压系统的陶瓷介质电容器，在高电压设备的均压部件、激光器、高压分压器和电力传输电容器等方面具有广泛的应用前景。交流高压电容器长期工作在交变电场环境下，容易发热而发生击穿破坏现象，因此要求电介质材料具有较低损耗、较高的击穿电压、稳定的温度特性。同时，随着人们对身体健康及环境保护的日益重视，要求陶瓷电容器在制备、使用及废弃过程中不会对人体和环境造成危害，这就要求相应的介质材料不含铅、镉等金属元素。

有关交流陶瓷电容器介质材料研究较少，主要以BaTiO₃和SrTiO₃为主。中国发明专利申请公开说明书CN101445367B(发明名称：交流高压电容器用介质材料及其制备方法，申请号200810236478.9)，所公开的电容器介质各组分摩尔百分比含量：SrCO₃30～40%、TiO₂45～55%、Pb₃O₄4～10%、Bi₂O₃2～5%、MO0～3%,Re(OH)₃0～3%,Re为钇、铈、镧、铌或镝，M为镁、钙或锆，其介电常数2400-4200，交流耐电压7.5KV/mm，但该种介质材料含有铅，不利于环保。中国发明专利申请公开书CN102101775A（发明名称：一种低损耗高压陶瓷电容器介质，申请号201010588021.1），所公开的电容器介质各组分重量百分比：BaTiO₃58～91%、SrTiO₃1～3%、BaZrO₃4～20%、CaZrO₃3～12%、CeO₂0.03-1.0%、ZnO0.1～1.5%、Bi₂TiO₅0.5-4.5%,其介电常数2700-3700，耐直流电压>12KV/mm，未涉及到耐交流电压特性。目前，现有的各种用于陶瓷电容器的电介质无法同时满足低损耗、高耐压及环保等方面的要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种交流高压陶瓷电容器用低损耗介质材料及制备方法。这种电容器介质材料介质损耗低、交流耐电压高、温度稳定性好，并且在制备及使用过程中对环境无污染。

为解决技术问题，本发明所采用的解决方案是：

提供一种交流高压陶瓷电容器用低损耗介质材料，该介质材料的组份及百分摩尔比为BaTiO₃∶MgO∶Y₂O₃∶Ga₂O₃∶SiO₂=1∶0～3%∶0～5%∶0～3%∶0～2%，且a、b、c、d中最多只有一个取值为0。

作为一种优化方案，该介质材料的组份及百分摩尔比为BaTiO₃∶MgO∶Y₂O₃∶Ga₂O₃∶SiO₂=1∶2%∶3%∶1%∶0.5%。

本发明进一步提供了制备所述介质材料的方法，包括以下步骤：

（1）将BaTiO₃、MgO、Y₂O₃、Ga₂O₃、SiO₂按所述的百分摩尔比进行配料，在搅拌磨中混合、球磨4～8h；然后干燥过筛，得到粉末状混合物；

（2）将粉末状混合物加入至聚乙烯醇中混匀，质量比例为粉末状混合物∶聚乙烯醇=100∶5；然后进行造粒，并在200～400Mpa压制成圆片坯体；

（3）将圆片坯体放在承烧板上，在1360～1420℃烧结2～4h，即得到所述介质材料。

在步骤（1）中的球磨过程中，是以无水乙醇为介质、ZrO₂为磨球。

在步骤（2）压制获得的圆片坯体，其直径为10mm、厚度为1mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：