一种锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料及其制备方法与流程

本发明涉及介电材料，特别涉及一种锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着电子信息技术的飞速发展，对高性能介电陶瓷材料的需求日益增长，介电陶瓷材料因其优异的介电性能、绝缘性能以及良好的热稳定性和机械强度，在电容器、滤波器、微波介质器件、集成电路基板等领域得到广泛应用，传统介电陶瓷材料的配方设计往往侧重于单一性能的提升，而忽略了材料整体性能的均衡与优化，例如，一些材料虽然具有较高的介电常数，但介电损耗较大，不利于高频电路中的应用；而另一些材料虽然绝缘性能良好，但热稳定性和机械强度不足，难以满足复杂工作环境的需求。

2、公告号为cn106128758b的专利文件公开了一种改良型半导体陶瓷电容器材料，由下列重量份的原料制成：钛酸钡12-26份、氧化钕5-17份、二氧化钛3-12份、纳米陶瓷粉15-35份、玻璃纤维2-5份、二氧化硅2-9份、氧化锌3-12份、钛酸锶3-7份、钛酸铋2-6份、氧化镍2-5份、二氧化锰3-7份、氯化锌铵4-7份、有机粘合剂7-13份、变性剂2-6份、还原剂3-8份，制备而成的改良型半导体陶瓷电容器材料；然而，该制备方法存在成分控制不精确、微观结构不均匀等问题，影响了材料的介电性能。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料，按质量配比，包括以下组份：氧化镍(nio)40-60份、氯化锂(licl)8-15份，氧化钴(coo)5-10份，氧化钕(nd2o3)1-5份，二氧化硅(sio2)3-8份、氧化铝(al2o3)3-8份、氧化铍(beo)0.5-3份，纳米陶瓷粉1-5份，二氧化锰(mno2)0.5-3份、氧化钒(v2o5)0.5-3份、氧化镧(la2o3)0.5-3份、氧化铈(ceo2)0.5-3份。

2、优选地，一种锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料，按质量配比，包括以下组份：氧化镍(nio)40份、氯化锂(licl)8份，氧化钴(coo)5份，氧化钕(nd2o3)1份，二氧化硅(sio2)3份、氧化铝(al2o3)3份、氧化铍(beo)0.5份，纳米陶瓷粉1份，二氧化锰(mno2)0.5份、氧化钒(v2o5)0.5份、氧化镧(la2o3)0.5份、氧化铈(ceo2)0.5份。

3、优选地，一种锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料，按质量配比，包括以下组份：氧化镍(nio)60份、氯化锂(licl)15份，氧化钴(coo)10份，氧化钕(nd2o3)5份，二氧化硅(sio2)8份、氧化铝(al2o3)8份、氧化铍(beo)3份，纳米陶瓷粉5份，二氧化锰(mno2)3份、氧化钒(v2o5)3份、氧化镧(la2o3)3份、氧化铈(ceo2)3份。

4、优选地，一种锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料，按质量配比，包括以下组份：氧化镍(nio)50份、氯化锂(licl)8份，氧化钴(coo)8份，氧化钕(nd2o3)3份，二氧化硅(sio2)5份、氧化铝(al2o3)5份、氧化铍(beo)1.5份，纳米陶瓷粉3份，二氧化锰(mno2)1.5份、氧化钒(v2o5)1.5份、氧化镧(la2o3)1.5份、氧化铈(ceo2)1.5份。

5、同时，本发明提供了所述锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料的制备方法，具体如下：

6、s1、将氧化镍、氯化锂溶于乙醇，得到镍锂混合液，备用；

7、s2、将氧化钴、氧化钕、二氧化硅、氧化铝、氧化铍、二氧化锰、氧化钒、氧化镧、氧化铈研磨至微米级粒度，得到微米颗粒混合物；

8、s3、将微米颗粒混合物采用高能球磨机研磨至纳米级粒度后，加入镍锂混合液混合后，再采用喷雾干燥制备成前驱体粉末；

9、s4、将前驱体粉末和纳米陶瓷粉混合均匀后，在惰性气体保护下加热，得到气相陶瓷材料；

10、s5、冷却，使气相陶瓷材料沉积，得到锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料；

11、s6、清洗。

12、优选地，所述步骤s1中，氧化镍、氯化锂与乙醇的料液比为1：8-10。

13、优选地，所述步骤s2中，所述微米颗粒混合物的粒度为100-300μm。

14、优选地，所述步骤s3中，所述纳米级粒度为100-300nm。

15、优选地，所述步骤s4中，所述惰性气体为氩气。

16、优选地，所述步骤s4中，在惰性气体保护下加热的温度为1100-1300℃，加热的时间为1.5-2.5h，压力为1300-1500pa。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

18、1、本发明中提供的锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料介电陶瓷材料具有较高的介电常数和较低的介电损耗，较高的介电常数使得该材料在电子元件中应用时，能够极大地提升电容值，从而提高电子设备的整体性能，同时，其低介电损耗特性保证了在高频电路中的能量传输效率，减少了不必要的能量损失。

19、2、本发明中提供的锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料介电陶瓷材料，材料中添加了的氧化铝、二氧化硅等成分，赋予了其较好绝缘性能，有效防止了电流泄漏，提高了其的安全性和可靠性，适用于需要高绝缘要求的电子设备。

20、3、本发明中提供的锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料介电陶瓷材料，添加了氧化铍、氧化铝等组分，显著提高了材料的热稳定性和机械强度，使得该介电陶瓷材料在高温环境下仍能保持稳定的性能，且能承受较大的机械应力，延长了电子元件的使用寿命。

21、4、本发明中提供的锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料介电陶瓷材料，添加了纳米陶瓷粉，不仅促进了烧结过程中晶粒的均匀分布，还降低了烧结温度，减少了能耗和生产成本。

22、5、本发明中提供的锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料介电陶瓷材料，包括以下组份：氧化镍(nio)40-60份、氯化锂(licl)8-15份，氧化钴(coo)5-10份，氧化钕(nd2o3)1-5份，二氧化硅(sio2)3-8份、氧化铝(al2o3)3-8份、氧化铍(beo)0.5-3份，纳米陶瓷粉1-5份，二氧化锰(mno2)0.5-3份、氧化钒(v2o5)0.5-3份、氧化镧(la2o3)0.5-3份、氧化铈(ceo2)0.5-3份，通过优化各组分比例，避免了传统工艺中可能出现的烧结不均、产品性能波动等问题，提高了生产效率和产品一致性。

23、6、本发明采用乙醇作为溶剂溶解氧化镍和氯化锂，不仅提高了原料的分散性和溶解效率，还简化了后续混合步骤，减少了制备过程中的能耗和污染，同时，利用高能球磨技术将纳米颗粒混合物共同研磨至纳米级粒度，确保了掺杂元素的均匀分布和纳米结构的形成，为后续制备过程奠定了良好的基础。

24、7、本发明通过喷雾干燥技术制备前驱体粉末，实现了原料的快速干燥和颗粒的均匀化，避免了传统干燥方法可能导致的团聚和粒径分布不均等问题，此外，将前驱体粉末与纳米陶瓷粉混合后，在惰性气体保护下进行加热处理，有效防止了材料在高温下的氧化和污染，进一步提升了材料的纯度和均一性。

技术特征：

1.一种锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料，其特征在于，按质量配比，包括以下组份：氧化镍40-60份、氯化锂8-15份，氧化钴5-10份，氧化钕1-5份，二氧化硅3-8份、氧化铝3-8份、氧化铍0.5-3份，纳米陶瓷粉1-5份，二氧化锰0.5-3份、氧化钒0.5-3份、氧化镧0.5-3份、氧化铈0.5-3份。

2.如权利要求1所述的一种锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料，其特征在于，按质量配比，包括以下组份：氧化镍40份、氯化锂8份，氧化钴5份，氧化钕1份，二氧化硅3份、氧化铝3份、氧化铍0.5份，纳米陶瓷粉1份，二氧化锰0.5份、氧化钒0.5份、氧化镧0.5份、氧化铈0.5份。

3.如权利要求1所述的一种锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料，其特征在于，按质量配比，包括以下组份：氧化镍60份、氯化锂15份，氧化钴10份，氧化钕5份，二氧化硅8份、氧化铝8份、氧化铍3份，纳米陶瓷粉5份，二氧化锰3份、氧化钒-3份、氧化镧3份、氧化铈3份。

4.如权利要求1所述的一种锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料，其特征在于，按质量配比，包括以下组份：氧化镍50份、氯化锂11份，氧化钴8份，氧化钕3份，二氧化硅5份、氧化铝5份、氧化铍1.5份，纳米陶瓷粉3份，二氧化锰1.5份、氧化钒1.5份、氧化镧1.5份、氧化铈1.5份。

5.如权利要求1-4任一项所述的一种锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料，其特征在于，所述锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料的制备方法如下：

6.如权利要求5所述的一种锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料，其特征在于，所述步骤s1中，氧化镍、氯化锂与乙醇的料液比为1：8-10。

7.如权利要求5所述的一种锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料，其特征在于，所述步骤s2中，所述微米颗粒混合物的粒度为100-300μm。

8.如权利要求5所述的一种锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料，其特征在于，所述步骤s3中，所述纳米级粒度为100-300nm。

9.如权利要求5所述的一种锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料，其特征在于，所述步骤s4中，所述惰性气体为氩气。

10.如权利要求5所述的一种锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料，其特征在于，所述步骤s4中，在惰性气体保护下加热的温度为1100-1300℃，加热的时间为1.5-2.5h，压力为1300-1500pa。

技术总结
本发明提供一种锂钴共掺杂氧化镍基陶瓷材料及其制备方法，包括以下组份：氧化镍40‑60份、氯化锂8‑15份，氧化钴5‑10份，氧化钕1‑5份，二氧化硅3‑8份、氧化铝3‑8份、氧化铍0.5‑3份，纳米陶瓷粉1‑5份，二氧化锰0.5‑3份、氧化钒0.5‑3份、氧化镧0.5‑3份、氧化铈0.5‑3份；本发明通过优化各组分比例，避免了传统工艺中可能出现的烧结不均、产品性能波动等问题，提高了生产效率和产品一致性、介电常数、热稳定性和机械强度等性能。

技术研发人员：刘洪强,孔伟华,刘秉宁
受保护的技术使用者：江苏东玖光电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/19