陶瓷电容器范文第1篇

【关键词】多层陶瓷电容器;高介瓷粉;制备方法

1.前言

多层片式陶瓷电容器（Multi-Layer Ceramic Capacitor英文缩写MLCC）是一种适合SMT表面贴装的片式电容器，几乎所有的电子整机都必须配套应用。特别是移动通信产品、计算机、数码相机、新一代数字化家电产品，对MLCC产品的需求量与日俱增，而且随着电子整机产品趋向于轻、薄、短、小和表面贴装技术的日益普及，MLCC的发展更具潜力。随着中国日益成为全球主要的电子信息产品制造基地，国内MLCC市场需求总量呈现快速增长态势，为国内MLCC企业的发展提供良好机遇。国内的企业，自主开发并制备高介瓷粉是实现大容量BME-MLCC的唯一途径，也是实现自身不断发展、满足客户需求、与提高与日韩产商竞争力的必经之路。

2.高介瓷粉制配方法、工艺

2.1 高介瓷粉配方的研发

为了满足大容量BME-MLCC产品的需求，本公司开发了介电常数约为4200的高介瓷粉配方，并且确保产品的低损耗、绝缘性、可靠性、耐久性等等性能。

2.2 高介瓷粉制备的工艺路线

使用高介瓷粉和降低介质层厚度是实现更大容量MLCC的2条途径，本项目通过高介瓷粉配方与优良的瓷粉性能实现薄介质厚度，将二者结合。为了满足高容量MLCC用高介瓷粉的需求，采用以下制备工艺路线开发高介瓷粉如图1所示。

图1 高介瓷粉的开发工艺路线

其中，分散步骤采用立式砂磨机来完成，其原理图如图2所示。

图2 立式砂磨机工作原理图

浆料从下往上的方式，通过立式砂磨机的研磨腔体，如图2所示。在研磨腔体内部，采用离心分离的方式来分散粉体。通过高速旋转进行离心分离，将大颗粒的粉体离心至研磨腔体的外缘，不断高速分散;同时，小颗粒粉体在腔体中间流过，避免小颗粒粉体的过度研磨带来的小颗粒的缺陷。

2.3 流延浆料的分散工艺

分散工艺直接影响陶瓷浆料的质量及后续流延陶瓷生片的质量。对于超薄膜带，对分散工艺的要求非常高，图3是本项目的分散工艺路线：

图3 流延浆料的分散工艺流程图

其中，二次分散采用卧式砂磨分散工艺进行。通过研磨压力与转速的配合，提高分散效果，降低研磨时间，同时避免了由于研磨介质ZrO2的混入而引起的烧结问题。

2.4 大容量MLCC产品的制备工艺路线

BME高积层片式陶瓷电容器是将电子材料通过混磨制成浆料，用流延方式形成陶瓷介质薄膜，然后在介质薄膜上印刷金属内电极，并将印有内电极的介质膜片交替叠合热压形成多个电容器并联，在高温下一次烧成整体芯片，然后将芯片内电极引出端被上金属浆料，形成外电极，并对外电极进行镀镍，形成多层电极端头，使产品尺寸超小型化、生产成本低、高品质、高可靠并适合表面组装技术（SMT）的需要。为了适应大容量MLCC的要求，根据生产过程的特点，我司对传统工艺流程进行了创新性改造，在成型工艺过程进行了改进。其中，在成型工段上，采用了创新成型工艺，如图4所示。先在PET膜上印刷内电极，再进行流延，最后再进行叠层。该工艺可以避免印刷浆料蚀膜的问题，提高产品耐压与IR不良，同时大大降低了生产成本。

图4 大容量产品成型工艺

3.关键技术与解决途径

（1）高介电常数的瓷粉

为了满足大容量BME-MLCC产品的需求，本公司通过在BT中同时掺杂受主和施主元素或者掺杂Y3+、Dy3+、Ho3+、Er3+等稀土离子，开发了介电常数约为4200的高介瓷粉配方，低损耗、绝缘性、可靠性、耐久性等性能。并且粉体晶粒尺寸在0.3μm以下，并且在烧结过后形成芯壳结构，且无异常长大，满足MLCC的电气可靠性的要求。其次，要求原材料中的BT材料与添加剂等亚微米/纳米级的粉体充分分散开、无团聚，同时能确保各种不同比重的成份混合均匀，成份一致。

引进业界最先进的高速立式砂磨设备，在1200rpm研磨速率下，在短时间内将粉体分散好，避免粉体过度分散而形成小颗粒的粉体，影响烧结性能。

（2）流延浆料制作技术

大容量MLCC所用的瓷粉颗粒小，比表面积大，所需的有机添加剂的比例比中、低容产品要高出许多。而添加剂比例高会给排胶、烧结工序带来挑战。通过对黏合剂体系、塑化剂体系、分散剂、溶剂体系的种类和用量的选择，既要达到能流延出良好质量膜带的要求，又要便于排胶工序排出，不影响烧结。

同时，由于粘合剂的加入，需要均匀分散。通常采用ZrO2研磨介质，而过度的分散可能引入Zr含量到粉体配方中，Zr的引入会影响产品的烧结性能，使得烧结密度下降。通过引进先进的分散设备，可以大大降低Zr的含量。图5是EPMA的分析结果。

图5 Zr含量EPMA测试结果

（3）超薄膜带的成型工艺

为满足大容量MLCC产品对超薄波膜带的需求，超薄膜带的流延工艺与流延设备同等重要。为配合新成型工艺，我司重新设计了流延浆料的溶剂体系，使得更好地匹配。

由于大容量产品的介质层数较多，每片介质层都有印刷上电极层的区域和不含电极层的区域，当介质层数较多时，印刷电极对产品的厚度会产生较大影响。例如0402X5R225规格产品采用1.8μm陶瓷生片叠200层设计。叠层后电极正对区域的叠层厚度为650μm，端电极处的厚度为575μm，而产品侧边的叠层厚度为500μm，最大的厚度差为150μm，整颗产品厚薄明显不均，在排胶/烧结过程中易因有机物挥发通道不顺畅而导致产品开裂。

针对此问题，本公司根据自主掌握的印刷陶瓷浆料技术，采用行业最新型的印刷、叠层设备，独创了成型方法：将电极浆料先印刷到PET承载膜上，在通过off-roll流延模式，将陶瓷浆料填入电极层周围的间隙上以匹配厚度差，解决厚度差的问题，且降低了PET膜使用量，降低了成本。

同时，对比常规的印刷方式，由于印刷浆料中存在溶剂，不可避免对陶瓷生片会产生溶解作用，对于较厚的陶瓷生片，其作用可忽略，而对于大容量产品，厚度薄到一定程度，其腐蚀影响非常巨大，直接导致产品失效。采用该种生产方式，可以避免印刷浆料溶解陶瓷生片的问题。

（4）气氛保护多层共烧

大容量MLCC产品层数较多，烧结开裂是最经常遇到的问题。由于材料匹配性能、工艺参数等原因，易导致层间结合力不足，造成产品烧结开裂。为避免大容量MLCC常见的烧结开裂问题，开发了烧结前预处理工艺;同时引进了日本的先进烧结设备，新设备在温度偏差、气氛均匀性方面均有非常优秀的表现。而且，拥有快速升温的特点，为大容量产品提供更加灵活的烧结方式。

以此为基础，我司开发出了与中低容量产品截然不同的烧结温度曲线、气氛条件与再氧化条件的烧结工艺，专门用于大容量产品的生产。气氛保护共烧结必须控制好气氛中氢气的浓度和混合气体的露点。

我司利用电子印刷浆料的优势技术，自主开发了内金属电极与陶瓷填料均匀分散的印刷浆料，解决了由于内浆分散不良造成的小比例开裂问题。为了保证产品具有更高的可靠性，又加入了生坯烧结前预处理工艺，通过设计生坯处理工艺，在生坯排胶前加热、加压处理，有效防止了烧结开裂的缺陷。

4.结束语

综上的所述，此产品已经通过工信部电子第五研究所检测，各项指标均已达到常规使用要求。

在项目的开发和研制过程中，项目组成员通过不断的技术自主创新、关键技术的突破性攻关，打破了国外厂家的技术垄断，总结归纳出一整套能适应大容量MLCC产业化的关键工艺。

与国内外技术水平相比，该项目的产品可靠性、性能一致性、耐久性、产品成本控制等方面已经达到国际同行业的领先水平。

参考文献

陶瓷电容器范文第2篇

陶瓷材料一般分为传统陶瓷和现代技术陶瓷两大类。传统陶瓷是指用天然硅酸盐粉末(如黏土、高岭土等)为原料生产的产品。因为原料的成分混杂和产品的性能波动大，仅用于餐具、日用容器、工艺品以及普通建筑材料(如地砖、水泥等)，而不适用于工业用途。现代技术陶瓷是根据所要求的产品性能，通过严格的成份和生产工艺控制而制造出来的高性能材料，主要用于高温和腐蚀介质环境，是现代材料科学发展最活跃的领域之一。下面对现代技术陶瓷三个主要领域:结构陶瓷、陶瓷基复合材料和功能陶瓷作一简单介绍。

一、结构陶瓷

同金属材料相比，陶瓷的最大优点是优异的高温机械性能、耐化学腐蚀、耐高温氧化、耐磨损、比重小(约为金属的1/3)，因而在许多场合逐渐取代昂贵的超高合金钢或被应用到金属材料根本无法胜任的场合，如发动机气缸套、轴瓦、密封圈、陶瓷切削刀具等。结构陶瓷可分为三大类;氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和玻璃陶瓷。

1、氧化物陶瓷

主要包括氧化铝、氧化错、莫来石和钦酸铝。氧化物陶瓷最突出优点是不存在氧化问题，原料价格低廉，生产工艺简单。氧化铝和氧化错具有优异的室温机械性能，高硬度和耐化学腐蚀性，主要缺点是在1000℃以上高温蠕变速率高，机械性能显著降低。氧化铝和氧化错主要应用于陶瓷切削刀具、陶瓷磨料球、高温炉管、密封圈和玻璃熔化池内衬等。莫来石室温强度属中等水平，但它在1400℃仍能保持这一强度水平，并且高温蠕变速率极低，因此被认为是陶瓷发动机的主要候选材料之一。上述三种氧化物也可制成泡沫或纤维状用于高温保温材料。钛酸铝陶瓷体内存在广泛的微裂纹，因而具有极低的热膨胀系数和热传导率。它的主要缺点是强度低，无法单独作为受力元件，所以一般用它加工内衬用作保温、耐热冲击元件，并已在陶瓷发动机上得到应用。

2、非氧化物陶瓷

主要包括碳化硅、氮化硅和赛龙(SIALON)。同氧化物陶瓷不同，非氧化物陶瓷原子间主要是以共价键结合在一起，因而具有较高的硬度、模量、蠕变抗力，并且能把这些性能的大部分保持到高温，这是氧化物陶瓷无法比拟的。但它们的烧结非常困难，必须在极高温度（1500～2500℃)并有烧结助剂存在的情况下才能获得较高密度的产品，有时必须借助热压烧结法才能达到希望的密度(＞95%)，所以非氧化物陶瓷的生产成本一般比氧化物陶瓷高。

这些含硅的非氧化物陶瓷还具有极佳的高温耐蚀性和抗氧化性，因此一直是陶瓷发动机的最重要材料，目前已经取代了许多超高合金钢部件。现有最佳超高合金钢的使用温度低于1100℃，而发动机燃料燃烧的温度在1300℃以上，因而普遍采用高压水强制制冷。待非氧化物陶瓷代替超高合金钢后，燃烧温度可提高到1400℃以上，并且不需要水冷系统，这在能源利用和环保方面具有重要的战略意义。

非氧化物陶瓷也广泛应用于陶瓷切削刀具。同氧化物陶瓷相比，其成本较高，但高温韧性、强度、硬度、蠕变抗力优异得多，并且刀具寿命长、允许切削速度高，因而在刀具市场占有日益重要地位。它的应用领域还包括轻质无陶瓷轴承、密封件、窑具和磨球等。

3、玻璃陶瓷

玻璃和陶瓷的主要区别在于结晶度，玻璃是非晶态而陶瓷是多晶材料。玻璃在远低于熔点以前存在明显的软化，而陶瓷的软化温度同熔点很接近，因而陶瓷的机械性能和使用温度要比玻璃高得多。玻璃的突出优点是可在玻璃软化温度和熔点之间进行各种成型，工艺简单而且成本低。玻璃陶瓷兼具玻璃的工艺性能和陶瓷的机械性能，它利用玻璃成型技术制造产品，然后高温结晶化处理获得陶瓷。工业玻璃陶瓷体系有镁一铝一硅酸盐、锂一镁一铝一硅酸盐和钙一镁一铝一硅酸盐系列，它们常被用来制造耐高温和热冲击产品，如炊具。此外它们作为建筑装饰材料正得到越来越广泛的应用，如地板、装饰玻璃。

二、陶瓷基复合材料

复合材料是为了达到某些性能指标将两种或两种以上不同材料混合在一起制成的多相材料，它具有其中任何一相所不具备的综合性能。陶瓷材料的最大缺点是韧性低，使用时会产生不可预测的突然性断裂，陶瓷基复合材料主要是为了改善陶瓷韧性。基于提高韧性的陶瓷基复合材料主要有两类:氧化错相变增韧和陶瓷纤维强化复合材料。

氧化锆相变增韧复合材料是把部分稳定的氧化锆粉末同其它陶瓷粉末(如氧化铝、氮化硅或莫来石)混合后制成的高韧性材料，其断裂韧性可以达到10Mpa，以上，而一般陶瓷的韧性仅有3Mpa左右。这类材料在陶瓷切削刀具方面得到了非常广泛的应用。

纤维强化被认为是提高陶瓷韧性最有效和最有前途的方法。纤维强度一般比基体高得多.所以它对基体具有强化作用;同时纤维具有显著阻碍裂纹扩展的能力，从而提高材料的韧性。目前韧性最高的陶瓷就是纤维强化的复合材料，例如碳化硅长纤维强化的碳化硅基复合材料韧性高达30 Mpa以上，比烧结碳化硅的韧性提高十倍.但因为这类材料价格昂贵，目前仅在军械和航空航天领域得到应用。另一引人注目的增强材料是陶瓷晶须。晶须是尺寸非常小但近乎完美的纤维状单晶体.其强度和模量接近材料的理论值，极适用于陶瓷的强化。目前这类材料在陶瓷切削刀具方面已经得到广泛应用，主要体系有碳化硅晶须一氧化铝一氧化铅、碳化硅晶须一氧化铝和碳化硅晶须一氮化硅。

三、功能陶瓷

功能陶瓷是具有光、电、热或磁特性的陶瓷，已经具有极高的产业化程度。下面简介几类主要功能陶瓷的性能。

1、导电性能

陶瓷材料具有非常广泛的导电区间，从绝缘体到半导体、超导体。大多数陶瓷具有优异的电绝缘性，因而被广泛用于电绝缘体。半导体分为电子型和离子型半导体，以晶体管集成电路为代表的是电子型半导体。离子型半导体仅对某些特殊的带电离子具有传导作用，最具有代表性的是稳定氧化锆和β一氧化铝。稳定氧化钻仅对氧离子具有传导作用，主要产品有氧传感器(主要用来测定发动机的燃烧效率或钢水中氧浓度)、氧泵(从空气中获得纯氧)和燃料电池。β一氧化铝仅对钠离子具有传导作用，主要用来制造钠一硫电池，其特点是高效率、对环境无危害和可以反复充电。陶瓷超导体是近10年才发展起来的.它的临界超导转化温度在所有类超导体中最高，已经达到液氮温度以上。典型的陶瓷超导体为钇一钡一铜一氧系列材料，已经在计算机、精密仪器领域得到广泛应用。

2、介电性能

大多数陶瓷具有优异的介电性能，表现在其较高的介电常数和低介电损耗。介电陶瓷的主要应用之一是陶瓷电容器。现代电容器介电陶瓷主要是以钛酸钡为基体的材料。当钡或钛离子被其它金属原子置换后，会得到具有不同介电性能的电介质。认酸钛基电介质的介电常数高达l000以上，而过去使用的云母小于10，所以用钛酸钡制成的电容器具有体积小、电储存能力高等特点。钛酸钡基电介质还具有优异的正电效应。当温度低于某一临界值时呈半导体钟电状态，但当温度超过这一临界值时，电阻率突然增加到倍成为绝缘体。利用这一效应的产品有电路限流元件和恒温电阻加热元件。许多陶瓷，如错钛酸错，具有显著压电效应。当在陶瓷上施加外力时，会产生一个相应的电信号，反之亦然，从而实现机械能和电能的相互转换。压电陶瓷用途极其广泛，产品有压力传感元件、超声波发生器等。

3、光学性能

陶瓷在光学方面的应用主要包括光吸收陶瓷、透光陶瓷、陶瓷光信号发生器和光导纤维。利用陶瓷光吸收特性在日常生活中随处可见.如涂料、陶瓷釉和珐琅。核工业中，利用含铅、钡等重离子陶瓷吸收和固定核辐射波在核废料处理方面应用非常广泛。陶瓷也可被制造用来透过不同波长的光线，其中最重要的就是红外线透射陶瓷，它仅允许红外光线透过，被用来制造红外窗口，在武器、航空航天领域和高技术设备上得到广泛应用。这类材料的典型代表有硫化锌陶瓷和莫来石等.陶瓷还是固体激光发生器的重要材料，典型代表有红宝石激光器和忆榴石激光器。光导纤维是现代通讯信号的主要传输媒介，它是用高纯二氧化硅制成的，具有信号损耗低、高保真性、容量大等特性，是金属信号传愉线无法比拟的。

4、磁学性能

金属和合金磁性材料具有电阻率低、损耗大的特性，尤其在高频下更是如此，已经无法满足现代科技发展的需要。相比之下，陶瓷磁性材料有电阻率高、损耗低、磁性范围广泛等特性.陶瓷磁性材料的代表为铁氧体一种含铁的复合氧化物。通过对成份的严格控制，可以制造出软磁材料、硬磁材料和矩磁材料。软磁材料的磁导率高，饱和磁感应强度大，磁损耗低.主要用于电感线圈、小型变压器、录音磁头等部件。典型的软磁材料有镍一锌、锰一锌和锂一锌铁氧体。硬磁材料的特性是剩磁大、矫顽力大、不易退磁，主要应用为永久磁体，代表材料为铁酸钡。矩磁材料的剩余磁感应强度非常接近于饱和磁感应强度.它是因磁滞回线呈矩形而得名，主要应用于现代大型计算机逻辑元件和开关元件，代表材料为镁一锰铁氧体。

四、厦门大学材料系现代技术陶瓷研究现状

厦门大学材料系前身为厦门大学化学系材料化学专业，1997年从化学系独立出来。现代陶瓷的研究开始于1985年.已有多名归国博士先后加人并从事这一国际前沿性的理论和应用方面的研究工作。现将主要研究领域及进展简介如下:

1、结构陶瓷及陶瓷基复合材料

主要从事碳化硅晶须强化陶瓷丛复合材料的研究。选用的基体材料为碳化硅一氧化铝和氮化硅一氧化铝.目标产品为陶瓷切削刀具。由于采用晶须可控定向技术.使复合材料的强度、模量和韧性显著提高。目前这一成果已经申报国家专利。

此外，将上述晶须可控定向技术应用到陶瓷晶须强化的聚合物基复合材料中，晶须选用廉价的钦酸钾，基体选用聚氯乙烯或聚四氟乙烯等。同传统纤维强化复合材料相比，产品的强度和模量大幅度提高，并可用现有的工业设备生产。产品主要用于工业管道、化工容器等。

陶瓷电容器范文第3篇

一、结构陶瓷同金属材料相比,陶瓷的最大优点是优异的高温机械性能、耐化学腐蚀、耐高温氧化、耐磨损、比重小(约为金属的1/3),因而在许多场合逐渐取代昂贵的超高合金钢或被应用到金属材料根本无法胜任的场合,如发动机气缸套、轴瓦、密封圈、陶瓷切削刀具等。结构陶瓷可分为三大类:氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷和玻璃陶瓷。

1、氧化物陶瓷主要包括氧化铝、氧化锆、莫来石和钛酸铝。氧化物陶瓷最突出优点是不存在氧化问题,原料价格低廉,生产工艺简单。氧化铝和氧化锆具有优异的室温机械性能,高硬度和耐化学腐蚀性,主要缺点是在1000℃以上高温蠕变速率高,机械性能显著降低。氧化铝和氧化锆主要应用于陶瓷切削刀具、陶瓷磨料球、高温炉管、密封圈和玻璃熔化池内衬等。莫来石室温强度属中等水平,但它在1400℃仍能保持这一强度水平,并且高温蠕变速率极低,因此被认为是陶瓷发动机的主要候选材料之一。上述三种氧化物也可制成泡沫或纤维状用于高温保温材料。钛酸铝陶瓷体内存在广泛的微裂纹,因而具有极低的热膨胀系数和热传导率。它的主要缺点是强度低,无法单独作为受力元件,所以一般用它加工内衬用作保温、耐热冲击元件,并已在陶瓷发动机上得到应用。

2、非氧化物陶瓷主要包括碳化硅、氮化硅和赛龙(SIALON)。同氧化物陶瓷不同,非氧化物陶瓷原子间主要是以共价键结合在一起,因而具有较高的硬度、模量、蠕变抗力,并且能把这些性能的大部分保持到高温,这是氧化物陶瓷无法比拟的。但它们的烧结非常困难,必须在极高温度(1500～2500℃)并有烧结助剂存在的情况下才能获得较高密度的产品,有时必须借助热压烧结法才能达到希望的密度(>95%),所以非氧化物陶瓷的生产成本一般比氧化物陶瓷高。这些含硅的非氧化物陶瓷还具有极佳的高温耐蚀性和抗氧化性,因此一直是陶瓷发动机的最重要材料,目前已经取代了许多超高合金钢部件。现有最佳超高合金钢的使用温度低于1100℃,而发动机燃料燃烧的温度在1300℃以上,因而普遍采用高压水强制制冷。待非氧化物陶瓷代替超高合金钢后,燃烧温度可提高到1400℃以上,并且不需要水冷系统,这在能源利用和环保方面具有重要的战略意义。非氧化物陶瓷也广泛应用于陶瓷切削刀具。同氧化物陶瓷相比,其成本较高,但高温韧性、强度、硬度、蠕变抗力优异得多,并且刀具寿命长、允许切削速度高,因而在刀具市场占有日益重要地位。它的应用领域还包括轻质无陶瓷轴承、密封件、窑具和磨球等。

3、玻璃陶瓷玻璃和陶瓷的主要区别在于结晶度,玻璃是非晶态而陶瓷是多晶材料。玻璃在远低于熔点以前存在明显的软化,而陶瓷的软化温度同熔点很接近,因而陶瓷的机械性能和使用温度要比玻璃高得多。玻璃的突出优点是可在玻璃软化温度和熔点之间进行各种成型,工艺简单而且成本低。玻璃陶瓷兼具玻璃的工艺性能和陶瓷的机械性能,它利用玻璃成型技术制造产品,然后高温结晶化处理获得陶瓷。工业玻璃陶瓷体系有镁-铝-硅酸盐、锂-镁-铝-硅酸盐和钙-镁-铝-硅酸盐系列,它们常被用来制造耐高温和热冲击产品,如炊具。此外它们作为建筑装饰材料正得到越来越广泛的应用,如地板、装饰玻璃。

二、陶瓷基复合材料复合材料是为了达到某些性能指标将两种或两种以上不同材料混合在一起制成的多相材料,它具有其中任何一相所不具备的综合性能。陶瓷材料的最大缺点是韧性低,使用时会产生不可预测的突然性断裂,陶瓷基复合材料主要是为了改善陶瓷韧性。基于提高韧性的陶瓷基复合材料主要有两类:氧化锆相变增韧和陶瓷纤维强化复合材料。氧化锆相变增韧复合材料是把部分稳定的氧化锆粉末同其他陶瓷粉末(如氧化铝、氮化硅或莫来石)混合后制成的高韧性材料,其断裂韧性可以达到10Mpam1/2以上,而一般陶瓷的韧性仅有3Mpam1/2左右。这类材料在陶瓷切削刀具方面得到了非常广泛的应用。纤维强化被认为是提高陶瓷韧性最有效和最有前途的方法。纤维强度一般比基体高得多,所以它对基体具有强化作用;同时纤维具有显著阻碍裂纹扩展的能力,从而提高材料的韧性。目前韧性最高的陶瓷就是纤维强化的复合材料,例如碳化硅长纤维强化的碳化硅基复合材料韧性高达30Mpam1/2以上,比烧结碳化硅的韧性提高十倍。但因为这类材料价格昂贵,目前仅在军械和航空航天领域得到应用。另一引人注目的增强材料是陶瓷晶须。晶须是尺寸非常小但近乎完美的纤维状单晶体,其强度和模量接近材料的理论值,极适用于陶瓷的强化。目前这类材料在陶瓷切削刀具方面已经得到广泛应用,主要体系有碳化硅晶须-氧化铝-氧化锆、碳化硅晶须-氧化铝和碳化硅晶须-氮化硅。

三、功能陶瓷功能陶瓷是具有光、电、热或磁特性的陶瓷,已经具有极高的产业化程度。下面根据性能对几类主要的功能陶瓷作一简介。

1、导电性能陶瓷材料具有非常广泛的导电区间,从绝缘体到半导体、超导体。大多数陶瓷具有优异的电绝缘性,因而被广泛用于电绝缘体。半导体分为电子型和离子型半导体。以晶体管集成电路为代表的是电子型半导体。离子型半导体仅对某些特殊的带电离子具有传导作用,最具有代表性的是稳定氧化锆和β-氧化铝。稳定氧化锆仅对氧离子具有传导作用,主要产品有氧传感器(主要用来测定发动机的燃烧效率或钢水中氧浓度)、氧泵(从空气中获得纯氧)和燃料电池。β-氧化铝仅对钠离子具有传导作用,主要用来制造钠-硫电池,其特点是高效率、对环境无危害和可以反复充电。陶瓷超导体是近10年才发展起来的,它的临界超导转化温度在所有类超导体中最高,已经达到液氮温度以上。典型的陶瓷超导体为钇-钡-铜-氧系列材料,已经在计算机、精密仪器领域得到广泛应用。

2、介电性能大多数陶瓷具有优异的介电性能,表现在其较高的介电常数和低介电损耗。介电陶瓷的主要应用之一是陶瓷电容器。现代电容器介电陶瓷主要是以钛酸钡为基体的材料。当钡或钛离子被其他金属原子置换后,会得到具有不同介电性能的电介质。钛酸钡基电介质的介电常数高达10000以上,而过去使用的云母小于10,所以用钛酸钡制成的电容器具有体积小、电储存能力高等特点。钛酸钡基电介质还具有优异的正电效应。当温度低于某一临界值时呈半导体导电状态,但当温度超过这一临界值时,电阻率突然增加到103～104倍成为绝缘体。利用这一效应的产品有电路限流元件和恒温电阻加热元件。许多陶瓷,如锆钛酸铅,具有显著压电效应。当在陶瓷上施加外力时,会产生一个相应的电信号,反之亦然,从而实现机械能和电能的相互转换。压电陶瓷用途极其广泛,产品有压力传感元件、超声波发生器等。

陶瓷电容器范文第4篇

专利号：200710047281.6

高频低损耗铁电移相器复相陶瓷材料及其制备

本发明涉及一种陶瓷材料及其制备方法，尤其涉及一种高频低损耗铁电移相器复相陶瓷材料及其制备。本发明的制造方法采用固相合成工艺，按配比称取 BaTiO3与SrTiO3，湿法混合，出料置于烘箱中烘干，煅烧合成Ba1-xSrxTiO3；再加入MgO，外加添加剂，混合球磨、煅烧，再球磨，置于烘箱中烘干后制成陶瓷粉料；加入粘结剂造粒，模压制成陶瓷坯体；在高温电炉中烧结成瓷。本发明研制出一种高频低损耗、高介电调谐性的应用于相控阵天线系统的铁电移相器复相陶瓷材料，在同等调谐下国内外报道的介电损耗较大，本发明的铁电移相器复相陶瓷材料介电常数适中，比较容易与移相器匹配。

专利号：200710133456.5

一种低温烧结的高介电常数电介质陶瓷及其制备方法

本发明公开了一种低温烧结的高介电常数电介质陶瓷及其制备方法。该陶瓷以总重量百分比计，CaTiSiO5占53%～81%、SrTiO3占5%～34%、CaTiO3占 0%～36%、Bi2Ti3O9占0%～2%、Bi2O3占0～2%、Nb2O5占0～0.5%、玻璃成分占 2%～10%。制备时，将原料混合行星球磨、烘干，加入粘结剂造粒后，通过单轴加压，制备出直径为10～20mm、厚度为2～3mm的圆片，并在880～1000℃、大气气氛下烧结3h。该陶瓷不含稀土元属，价格低廉，能保持高介电常数，相对小的介电常数温度系数，可用于高频稳定陶瓷电容器或温度补偿陶瓷电容器等。

专利号：200710031091.5

一种制备高温陶瓷耐磨衬体的浇注料

本发明涉及一种制备高温陶瓷耐磨衬体的浇注料，其含有粒度为3～5mm的电熔莫来石10%～25%、粒度为1～3mm的电熔莫来石20%～45%、粒度为0.1mm～1mm 的红柱石3%～7%、粒度为0.1～1mm的板状刚玉8～25%、300～350目的电熔白刚玉5～20%、粒度＜0.074mm的纯铝酸钙水泥2%～10%、硅微粉2%～6%、氧化铝微粉2%～10%。该浇注料可适用于高炉热风管与送风支管交叉部等热震稳定性要求较高的部位，其制作的衬体具有热稳定性好、耐高温气流冲刷、抗热震性能好、寿命周期长的优点，而且制作方法简单、施工周期短、环保无污染，且成本低，易于产业化生产。

专利号：200710189737.2

一种激光透明陶瓷及其制备方法

本发明涉及一种激光透明陶瓷及其制备方法，该激光透明陶瓷的分子式为 (NdXY1-X)3(SiZAl1-Z)5O12，其中X为Nd替代Y的原子百分含量，Z为Si替代 Al的原子百分含量，X的取值范围为0.01～0.04，Z＝0.279X。采用低温燃烧方法合成出陶瓷粉末，再经过普通模压、放电等离子烧结以及光学冷加工制备出激光透明陶瓷材料。该激光透明陶瓷的激光工作波长为1.065μm微米，该激光透明陶瓷和相同化学组成的单晶相比，激光量子效率提高了40%～41%，厚度为 1mm的激光透明陶瓷在近红外波段的光透过率为80%～81%。低温燃烧方法和放电等离子烧结方式的结合降低了激光陶瓷的生产成本，有利于工业化生产。

专利号：200710055449.8

固体废物陶瓷生态砖

陶瓷电容器范文第5篇

关键词：ZnO压敏瓷，半导体电化学，均匀性，Mott—Schottky分析

压敏陶瓷是一种具有瞬态电压抑制功能的元件，可以用来代替瞬态抑制二极管、齐纳二极管和电容器的组合。自从ZnO压敏陶瓷诞生以来，它以造价低廉、制造方便、非线性系数大、响应时间快、残压低、电压温度系数小、泄漏电流小等优良性能占据了压敏陶瓷器的主要市场，广泛应用于电力（交、直流输配电）、交通、通讯、工业保护、电子、军事等领域[1]。随着国家对特高压电网的相继建设及运营，对用做高压、特高压电网及高压电力设备防雷击及闪络事故的关键设备—金属氧化物（主要为ZnO）避雷器的性能也提出了更高的要求，ZnO压敏陶瓷作为避雷器的核心元件，提高其电位梯度及通流容量等主要电性能具有非常重要的现实意义。

1.ZnO压敏陶瓷

在理论研究方面，国内外研究者进行了大量的研究，主要集中在配方的改进、压敏机理的探索和工艺制度的改善等方面[2～6]。我国在20世纪80年代中期开始引进技术，使ZnO压敏陶瓷的制造水平得到了迅速提高，但是与国外大公司相比，在电位梯度和通流能力方面仍就存在较大差距。经研究影响ZnO压敏陶瓷片通流能力的主要因素是其内部晶体结构的不均性，高压通电时就会使得其内部的电流不均匀，从而形成热应力，从而使阀片击穿或炸裂[7]。

粉体是压敏陶瓷制备的起点，粉体的化学均匀性会直接“遗传”给烧结体，从而影响其组成和结构的均匀性及材料的电学性能。ZnO压敏陶瓷粉体制备方法有固相法、化学共沉淀法、溶胶—凝胶法、燃烧法、水热/溶剂热法等[8]。从成本及操作方面考虑，ZnO压敏陶瓷的工业化制备过程中常采用氧化物法来制备混合粉体，即采用长时间的球磨工艺。一般来说球磨一定的时间后，混合均匀度变化趋于平缓。常用粉体混合均匀度评估的技术有比较法、扫描电镜法、质量法、分布分形维数法、像素格分析法、反射光谱法[9]，这些方法运用于氧化锌压敏陶瓷粉体均匀度的表征都存在一定的局限性，在ZnO压敏陶瓷的制备过程中，如何有效的检测ZnO压敏陶瓷粉体的均匀性进而制备性能优异的产品是值得研究的课题。

2.电化学表征

2.1电极的制备

ZnO压敏陶瓷是以氧化锌为主体掺入微量的Bi2O3，Co2O3，MnO2，Sbi2O3和Cr2O3等粉体采用电子陶瓷制备工艺烧制而成。粉末微电极如图所示，电极厚度（50～100μm）与电极表面特征反应层厚度2L（L为是扩散层厚度）具有相同数量级，所以粉末微电极容易产生均匀极化，在充放电过程中较易实现活性物质以基本一致的速度进行充放电，能较真实地反映材料的性能。

2.2.电化学阻抗谱

电化学阻抗谱由于采用小幅度的正弦电势信号对系统进行微扰，电极上交替出现阳极和阴极过程，不会对样体系的性质造成不可逆的影响，是一种“准稳态方法”，故认为可原位测量电极电容、电阻、界面双电层电容、反应电阻等与体系性能有关的电化学参数。电化学阻抗技术在研究粉体电化学性能时使用比较广泛，徐松[13]等研究指出ZnO表面的修饰物会减少ZnO与电解液的接触，抑制它们之间的电荷转移，ZnO被覆盖的区域越大，抑制效果就越好阻抗值就越大。这就为研究氧化锌压敏陶瓷粉体混合均匀性提供了有力支撑，制备氧化锌压敏陶瓷时，加入的添加剂粉体只占3.5%（质量分数），添加剂在氧化锌中的分散度将影响氧化锌之间的电荷传递，进而影响其电阻值。

3.结论

ZnO压敏陶瓷粉体电极属于多孔半导体电极，通过交流阻抗测试技术比较其阻抗值，或采用电位—电容法结合Mott—Schottky分析技术计算电极的载流子浓度的大小来判定粉体混合的均匀度是可行的。如果在制备初期就能够对混合粉体的均匀性进行评价，对于节约能源，提高产品质量都有一定的现实意义。此外，采用电化学的方法表征混合粉体的均匀性不仅拓展了电化学的应用领域，而且是粉体均匀性检测手段的创新。我国要进行超高压直流输电工程的建设，要保持超高压电网的安全性和稳定性，减少对国外进口设备的依赖，特高压设备国产化攻关突破也是该工程能否顺利实施的关键之一。（作者单位：鹤壁职业技术学院化工与材料工程学院）

参考文献：

[1]王玉平，李盛涛，孙西昌.ZnO压敏电阻片的应用研究进展[J].电气技术，2006，（10）：18～25.

[2]MouradHouabes，RenaudMetz.RareearthoxideseffectsonboththethresholdvoltageandenergyabsorptioncapabilityofZnOvaristors[J].CeramicsInternational，2007，（33）：1191～1197.

[3]LiuH.Y，KongH，JiangD.M，etal.MicrostructureandelectricalpropertiesofEr2O3—dopedZnO—basedvaristorceramicspreparedbyhigh—energyballmilling[J].JournalofRareEarths，2007，25（1）：120～123.