钛酸钡基玻璃钢化炉陶瓷辊的介电温度稳定性及向高介电型转化

　　伴随着计算机、通讯、消费性电子产品的迅速发展，多层陶瓷电容器(MLCC)的发展也被迅速的推动，钛酸钡是典型的环境友好型介电耐腐蚀陶瓷辊，以其特有的铁电、压电及介电性能成为近年来的研究热点。在本项工作中，以铌、钴、铬、铕掺杂钛酸钡(碳酸钡和二氧化钛)材料为研究对象，根据钡或钛空位缺陷补偿机理，通过对钛酸钡进行掺杂，采用传统陶瓷制备工艺，探索铌、钴共掺杂的钙钛矿介电温度稳定型耐腐蚀陶瓷辊的合成条件及规律。通过X射线(XRD)计算晶格常数、扫描电镜(SEM)查看晶粒尺寸、介电测试测量耐腐蚀陶瓷辊(NC、Cr-BT、BE5T)的介电常数并进一步研究了稀土掺杂对钛酸钡耐腐蚀陶瓷辊介电性能的影响。目的是开发满足介电指标‘X5R、X7R、X8R’型钛酸钡介电温度稳定型耐腐蚀陶瓷辊(NC、Cr-BT)和高介电耐腐蚀陶瓷辊(BE5T)。

　　通过Nb和Co对钛酸钡的掺杂以及不同价态的铬对钛酸钡的掺杂，都进一步改善了BaTiO3的介电性能。介电温度曲线平缓，介电损耗降低，介电峰宽化。最终制备出了满足EIA介电性能指标X5R、X7R、X8R型的环境友好型的介电温度稳定型钛酸钡基耐腐蚀陶瓷辊。相对于六价Cr03，三价Cr203在BaTiO3中的应用更能够导致一个温度稳定的X7R指标和低介电损耗(0.02)；Cr离子主要以Cr4+形式和少量以Cr3+存在。增加烧结温度将摧毁核-壳结构。六价Cr03在BaTiO3中的应用不能产生温度稳定的X7R型陶瓷。Cr离子以Cr4+和Cr5+形式存在，Cr5+因价态不匹配不能进入钙钛矿晶格。发现具有立方结构、低介电损耗(0.03)和高介电Y5V行为(ε'RT=8500)的单相BaTiO3陶瓷(C-BE5T)随着烧结温度的提升，BE5T陶瓷由介电温度稳定型向高介电型转化，相应的介电峰温度随烧结温度显示以-0.46℃/K向低温移动的规律性。C-BE5T显示混合价Eu2+/Eu3+特征，动态平衡(Eu3+Ba＋Ti3+Ti→Eu2+Ba＋Ti4+Ti)使Eu离子有Eu2+和Eu3+双重特性。在C-BE5T中，一个不对称的拉曼主带2494cm-1和一个弱的尖带1516cm-1是C-BE5T立方性的一个新现象。通过La、Co共掺杂发现有六方相的形成。(注：X5R:与ε'RT(室温介电率)相比，在-55到+85℃范围内，介电率介于±15%之间；X7R:与ε'RT相比，在-55到+125℃范围内，介电率介于±15%之间；X8R:与ε'RT相比，在-55到+150℃范围内，介电率介于±15%之间；Y5V:与ε'RT相比，在-55到+85℃范围内，介电率介于-82%～+22%之间；)

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