先进陶瓷材料及进展第七章高介电容器瓷1、对电容器瓷的一般要求：①、介电系数大，以制造小体积、重量轻的陶瓷电容器，ε↑→电容器体积↓→整机体积、重量↓②、介质损耗小，tgδ=（1~6）×10-7，保证回路的高Q值。高介电容器瓷工作在高频下时ω↑、tgδ↑。③、对I类瓷，介电系数的温度系数αε要系列化。对II类瓷，则用ε随温度的变化率表示（非线性）。2、电容器瓷分类：§7-2-1高介电容器瓷的分类§7-2-2值不同的原因§7-2-3ε的对数混合法则§7-2-4产生高介电系数的原因§7-2-5含钛陶瓷的介质损耗有正、负、零，取决于不同温度下质点的极化程度，也决定于相应温度下单位体积的质点数。a、TiO2、CaTiO3b、CaSnO3、CaZrO3c、BaO·7TiO2电介质的极化+离子位移极化§7-2-3ε的对数混合法则由以上法则，在生产实践中，可用具有不同εi、αi材料通过改变浓度比来获得满足各种温度系数要求的材料。如：由αε>0+αε<0的瓷料获得αε≈0的瓷料。金红石型和钙钛矿型结构的陶瓷具有特殊的结构，离子位移极化后，产生强大的局部内电场，并进一步产生强烈的离子位移极化和电子位移极化，使得作用在离子上的内电场得到显著加强，故ε大。钛酸锶铋也是利用SrTiO3钙钛矿型结构的内电场，而加入钛酸铋等，使之产生锶离子空位，产生离子松弛极化，从而使ε增大。§7-3-1热补偿电容器瓷§7-3-2热稳定电容器瓷§7-3-3温度系数系列化的电容器瓷定义：αε具有很大的负值，用来补偿振荡回路中电感的正温度系数，以使回路的谐振频率保持稳定。1、金红石瓷ε：80~90，αε：-750~-850×10-6/℃2、钛酸钙瓷ε：150~160αε：-2300×10-6/℃(-60~120℃)-(1500~1600)×10-6/℃(+20~80℃)由此可见，金红石结构最稳定、最紧凑、介电系数最大、性能最好，锐钛矿最差。然而，工业用TiO2主要是锐钛矿和微量的金红石，因此，必须在1200℃~1300℃氧化气氛中预烧，使TiO2全部转变为金红石结构，同时也使产品在烧结时不致因晶型转变、体积收缩过大而变形或开裂。Ti4+→Ti3+的原因：a、烧结气氛b、高温热分解：c、高价（5价）杂质：d、电化学老化防止Ti4+→Ti3+的措施：TiO2-MgO系相图可知(p58)，存在三种化合物(表7-2)(2)烧结工艺要求：La2O3•7TiO2c、高价（5价）杂质：(1)CaSnO3烧块的典型配方常用的该类瓷料有钛锆系、镁镧钛系及钛硅酸钙、硅酸镁系列。§7-3高频电容器瓷的主要原料(1)CaTiO3的结构及介电性能烧温范围窄，易生成粗晶；我国有丰富的La2O3原料，研究与制造温度系数可系列化的镁镧钛（MgO-La2O3-TiO2）系陶瓷是很有意义的。(2)烧结工艺要求：§7-2-1高介电容器瓷的分类§7-3高频电容器瓷的主要原料§7-3高频电容器瓷的主要原料§7-3高介电容器瓷的主要原料包括钛酸镁瓷，锡酸钙瓷等。tgδ/10-7（20℃）2、钛酸钙瓷以钛酸盐为主的陶瓷是高频高介电容器瓷中的又一大类，常用的有钛酸钙、钛酸锶等，这里介绍常用的钛酸钙瓷。(1)CaTiO3的结构及介电性能(2)钛酸钙瓷的成份及工艺要求(1)CaTiO3的结构及介电性能钙钛矿结构，由Ca2+和O2-离子共同作立方密堆积，Ti7+离子处于氧的六配位位置，形成[TiO6]八面体，八面体间共顶点连接，Ca2+离子处于八个[TiO6]八面体之间。由于其特殊结构，在外电场作用下，Ti7+发生离子位移（相对于O2-离子），使作用于Ti-O线上的O2-离子电场↑→O2-电子云畸变（电子位移极化）→作用在Ti7+上有效电场↑→O2-有效电场↑→极化↑↑钛酸钙瓷工作温度高，适合制造小型、大容量、对电容量稳定性要求不高的耦合旁路、隔直流等场合或者电容器温度系数的调节剂。(2)钛酸钙瓷的成份及工艺要求天然CaTiO3含杂质多，不能直接作原料，而采用化工原料方解石（CaCO3）和TiO2经高温合成：钛酸钙瓷的主要工序为：工艺注意事项：TiO2与CaCO3应充分混合均匀、确保Ca、Ti摩尔比为1：1，因此球磨后不能过滤去水。否则易去Ca。（CaO+H2O→Ca(HO)2流失）严格控制烧结温度，既要使CaCO3与TiO2反应充分，防止游离CaO生成（<1~2%）,又不能使活性太低，给后面工艺造成困难。应在强氧化气氛中快速烧成瓷，以防止Ti7+离子降价和生成粗大的晶粒。所谓高频热稳定性电容器瓷，就是指αε很小或接近于零。包括钛酸镁瓷，锡酸钙瓷等。1、钛酸镁瓷2、锡酸钙瓷§7-3高介电容器瓷的主要原料钛酸