纳米掺杂剂中Mn离子对BaTiO3基多层陶瓷电容器瓷料的影响

通过溶胶-凝胶法合成含Mn的复合氧化物Y3MgMgMnxSiO7.5 x(x=0.1,0.2,0.5,1.0)纳米掺杂剂,并采用纳米掺杂工艺制备BaTiO3基多层陶瓷电容器瓷料.采用热重-差热分析、X射线衍射、透射电子显微镜对干凝胶及其焙烧粉体进行表征,并研究了纳米掺杂剂中Mn离子对陶瓷微观结构、介电性能以及抗还原性的影响.结果表明:干凝胶经650,750,850,950 ℃焙烧后获得平均粒度分别为25.9,40.2,51.8,67.9 nm的Y3MgMnxSiO7.5 x纳米粉,在850℃附近从无定形态向结晶态转变.Mn能够显著地抑制BaTiO3基陶瓷的晶粒生长并提高均匀性和致密性,平均晶粒尺寸约0.4μm.随着纳米掺杂剂中Mn含量的增加,陶瓷由四方晶型向赝立方晶型转变,并促使"壳-芯"结构的形成,从而显著改善介电温度特性并提高室温介电常数(ε25℃≥2 600).纳米掺杂剂中多价态Mn离子作为受主能抑制自由电子浓度,增强瓷料的抗还原性,使瓷料的介质损耗减小(tanδ＜1.0%),绝缘电阻率提高(p=1012Ω·cm),符合EIA X7R/X8R标准.     

纳米掺杂和直接掺杂Li2O-SiO2复合助烧剂对X7R型BaTiO3基陶瓷显微结构和介电性能的影响

以Li2O-SiO2（LSO）复合组分作为助烧剂,比较纳米掺杂和直接掺杂对X7R型BaTiO3基陶瓷显微结构和介电性能的影响,并进一步研究直接掺杂LSO的用量及烧结温度的影响,同时通过缺陷化学理论探讨了陶瓷的烧结机制。实验结果表明与纳米掺杂相比,直接掺杂助烧剂能够使掺杂元素进入晶格产生离子空位等缺陷,减少了物质迁移所需的活化能,从而有效促进陶瓷致密化过程,显著改善陶瓷的微观形貌及其介电性能。陶瓷样品的介电常数随着LSO助烧剂掺杂量的增加先增大后减小;当助烧剂掺杂量为0.08%（摩尔分数）时,样品可在1200℃烧结,室温介电常数达到4855,且容温特性满足X7R标准。通过直接掺杂能够使助烧剂十分均匀地分布在陶瓷材料中,可以显著减少助烧剂的用量,达到明显降低烧结温度的目的,并起到助烧兼改性的作用。