[科普中国]-锡酸盐陶瓷

二氧化锡和多种金属（钡、锶、钙、镁、铋、镧、锌等）氧化物化合形成的陶瓷。其中只有BaSnO3、SrSnO3、CaSnO3的电介质损耗小，适合作电容器。1

各种锡酸盐陶瓷材料的电性能常见的各种锡酸盐陶瓷材料的电性能见下表。

从上表中看出只有钙、锶、钡的锡酸盐具有优良的电性能。 MgSnO3、NiSnO3等介质损耗大，不宜作高频电容器瓷料。 ZnSnO3、 MnSnO3等具有高的电子电导，属于半导体。钙、锶、钡的锡酸盐的电性能优良，其晶格结构均属于钙钛矿型。由于Sn4+（0.071nm）和Ti4+（0.068nm）的离子半径很接近，所以，锡酸盐和钛酸盐很容易形成固溶体。

它们常用来作为BaTiO3基铁电电容器陶瓷的改性加入物。锡酸钙适合于用作高频电容器瓷料。这种材料的介电常数比钛酸钙要低得多，但在直流电场和还原气氛下却具有较稳定的性能。锡酸钙瓷在高温下的电性能比含钛陶瓷好得多，因此，其使用温度可达150℃。2

锡酸钙瓷的配方和性能生产锡酸钙瓷时，要预先合成CaSnO3烧块。这种烧块由SnO2和CaCO3及其少量加入物合成。生产中常用的烧块配方有：二氧化锡（SnO2）53.9%；方解石（CaCO3）40.0%；碳酸钡（BaCO3）4.0%；二氧化钛（TiO2）1.5%。合成温度和保温时间为1270℃/2.4h。CaSnO3烧块的合成反成为：

CaCO3+SnO2→CaSnO3+CO2

根据该式，CaCO3与SnO2按等摩尔比配合时，CaCO3应为39.3%，SnO2为60.1%，但实际的烧块配方（质量分数）中，CaCO3均过量，这是因为SnO2本身具有很大的电子电导，烧块中不允许有游离的SnO2存在。CaCO3适当过量，可保证SnO2完全被结合成CaSnO3。CaSnO3烧块配方中BaCO3起助熔作用，可降低CaSnO3的合成温度。纯SnO2和CaCO3合成CaSnO3的温度在1400℃左右。下表列出了锡酸钙瓷的配方和性能。

上表所列锡酸钙瓷的配方中，除主要成分CaSnO3烧块外，还加入其他少量加入物，其中膨润土可增加坯料的可塑性，有利于制品的成形，同时还可降低锡酸钙瓷的烧成温度。ZrO2和ZnO2一方面能降低瓷料的烧成温度，另一方面可以阻止CaSnO3生成粗大晶粒，有利于获得细晶结构。加入CaTiO3可调整瓷料的介电常数温度系数。下图所示为锡酸钙瓷介电常数温度系数与CaTiO3含量的关系。由下图可见，锡酸钙瓷的介电常数温度系数与CaTiO3含量的关系近似直线。CaTiO3的含量每增加0.1%，锡酸钙瓷的αε就降低2×10-6/℃。由于CaSnO3具有很强的再结晶现象，易长大成粗晶，从而降低锡酸钙瓷的机电性能。因此，应严格控制烧成温度，高温下的保温时间应短，最好能适当加快冷却速度。锡酸钙瓷必须在氧化气氛下烧成，否则瓷料的介质损耗增加，绝缘电阻下降，抗电强度降低。钙、锶、钡的锆酸盐晶格结构都属于钙钛矿型。2

锡酸盐陶瓷特点锡酸盐陶瓷的优点是，在高温、强电场以及还原气宥中仍具有较稳定的性质，使用温度可达150℃，是良好的商温高频电容器材料。

锡酸盐陶瓷烧结温度偏高（1400℃以上），配方中通诮加入少量的BaCO3，SiO2，ZrO2和ZnO，它们可降低烧结温度并抑制晶粒长大，有利于形成细晶结构。3

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所