錫酸鹽陶瓷

各種錫酸鹽陶瓷材料的電性能

常見的各種錫酸鹽陶瓷材料的電性能見下表。

從上表中看出只有鈣、鍶、鋇的錫酸鹽具有優良的電性能。 MgSnO₃、NiSnO₃等介質損耗大，不宜作高頻電容器瓷料。 ZnSnO₃、 MnSnO₃等具有高的電子電導，屬於半導體。鈣、鍶、鋇的錫酸鹽的電性能優良，其晶格結構均屬於鈣鈦礦型。由於Sn⁴⁺（0.071nm）和Ti⁴⁺（0.068nm）的離子半徑很接近，所以，錫酸鹽和鈦酸鹽很容易形成固溶體。

它們常用來作為BaTiO₃基鐵電電容器陶瓷的改性加入物。錫酸鈣適合於用作高頻電容器瓷料。這種材料的介電常數比鈦酸鈣要低得多，但在直流電場和還原氣氛下卻具有較穩定的性能。錫酸鈣瓷在高溫下的電性能比含鈦陶瓷好得多，因此，其使用溫度可達150℃。

錫酸鈣瓷的配方和性能

生產錫酸鈣瓷時，要預先合成CaSnO₃燒塊。這種燒塊由SnO₂和CaCO₃及其少量加入物合成。生產中常用的燒塊配方有：二氧化錫（SnO₂）53.9%；方解石（CaCO₃）40.0%；碳酸鋇（BaCO₃）4.0%；二氧化鈦（TiO₂）1.5%。合成溫度和保溫時間為1270℃/2.4h。CaSnO₃燒塊的合成反成為：

CaCO₃+SnO₂→CaSnO₃+CO₂

根據該式，CaCO₃與SnO₂按等摩爾比配合時，CaCO₃應為39.3%，SnO₂為60.1%，但實際的燒塊配方（質量分數）中，CaCO₃均過量，這是因為SnO₂本身具有很大的電子電導，燒塊中不允許有游離的SnO₂存在。CaCO₃適當過量，可保證SnO₂完全被結合成CaSnO₃。CaSnO₃燒塊配方中BaCO₃起助熔作用，可降低CaSnO₃的合成溫度。純SnO₂和CaCO₃合成CaSnO₃的溫度在1400℃左右。下表列出了錫酸鈣瓷的配方和性能。

上表所列錫酸鈣瓷的配方中，除主要成分CaSnO₃燒塊外，還加入其他少量加入物，其中膨潤土可增加坯料的可塑性，有利於製品的成形，同時還可降低錫酸鈣瓷的燒成溫度。ZrO₂和ZnO₂一方面能降低瓷料的燒成溫度，另一方面可以阻止CaSnO₃生成粗大晶粒，有利於獲得細晶結構。加入CaTiO3可調整瓷料的介電常數溫度係數。下圖所示為錫酸鈣瓷介電常數溫度係數與CaTiO₃含量的關係。由下圖可見，錫酸鈣瓷的介電常數溫度係數與CaTiO₃含量的關係近似直線。CaTiO₃的含量每增加0.1%，錫酸鈣瓷的α_ε就降低2×10^-6/℃。由於CaSnO₃具有很強的再結晶現象，易長大成粗晶，從而降低錫酸鈣瓷的機電性能。因此，應嚴格控制燒成溫度，高溫下的保溫時間應短，最好能適當加快冷卻速度。錫酸鈣瓷必須在氧化氣氛下燒成，否則瓷料的介質損耗增加，絕緣電阻下降，抗電強度降低。鈣、鍶、鋇的鋯酸鹽晶格結構都屬於鈣鈦礦型。