一种石榴石结构低介电透明RexGd3-xAl3Ga2O12微波陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石榴石结构低介电透明RexGd3‑xAl3Ga2O12微波陶瓷及其制备方法，该微波陶瓷组成通式为RexGd3‑xAl3Ga2O12，其中0≤x≤0.065，Re为Nd和Er中的一种。制备时先采用传统固相合成法合成RexGd3‑xAl3Ga2O12粉体，再将合成的粉体与5%聚乙烯醇PVA按照0.5mL:10g的比例混合，烘干，研磨成粉末；最后将粉末压制成陶瓷坯体，在1580~1650℃保温15~60小时制成。本发明专利技术制备的石榴石结构低介电透明微波陶瓷，其介电常数（ε

【技术实现步骤摘要】
一种石榴石结构低介电透明RexGd3-xAl3Ga2O12微波陶瓷及其制备方法
本专利技术属于信息功能微波陶瓷制造领域，具体涉及一种石榴石结构低介电透明RexGd3-xAl3Ga2O12微波陶瓷及其制备方法。
技术介绍
随着现代通讯和雷达技术的迅速发展，微波通讯已构成现代通讯技术的重要组成部分。与普通无线电波相比，微波具有频率高、波长短、抗干扰能力强、能穿透电离层等特点，适于作大容量、高质量、远距离通信的信号载体。介电常数（εr），介电损耗（tanδ）和谐振频率温度系数（τf）是评价微波介质陶瓷介电性能的主要参数。微波介质陶瓷的透过率是较少研究者关注的方向。目前，提高陶瓷材料透过率的方法主要有两种：一种是离子取代改性，另一种则是改进烧结技术。经查阅，有报道发现尖晶石型MgAl2O4陶瓷在具有微波介电性能的同时也表现出透明特点；而石榴石结构的Re3Ga5O12(Re：Nd，Sm，Eu，Dy，Yb，Y)和Re3Al5O12(RE：Tb，Y，Er，Yb)陶瓷均具有优异的微波介电性能，但其为不透明的陶瓷材料。专利技术人实验中发现，石榴石结构的Al-Ga体系，在具有微波介电性时，能同时具有一定的透明特征。基于此，专利技术人对其进行离子取代改性，并延长烧结保温时间，制备出一种石榴石结构低介电透明微波陶瓷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种石榴石结构低介电透明RexGd3-xAl3Ga2O12微波陶瓷及其制备方法。本专利技术所述的石榴石结构低介电透明RexGd3-xAl3Ga2O12微波陶瓷，组成通式为：RexGd3-xAl3Ga2O12，其中0≤x≤0.065，Re为Nd和Er中的一种。本专利技术所述的石榴石结构低介电透明RexGd3-xAl3Ga2O12微波陶瓷的制备方法，包括如下步骤：（1）采用传统固相合成法合成RexGd3-xAl3Ga2O12粉体；选择纯度为99.9%Re2O3、99.9%Gd2O3、99.5%Al2O3、99.9%Ga2O3粉末为原料，按照Re2O3:Gd2O3:Al2O3:Ga2O3=x:3-x:3:2的摩尔比例混合，其中0≤x≤0.065；以无水乙醇为介质，取无水乙醇与混合后的粉末按照10mL（无水乙醇）:10g（混合粉末）的比例混合后，置于行星球磨机中充分混合24h，取出烘干，研磨，再经过1100℃保温5小时合成RexGd3-xAl3Ga2O12粉体；（2）使用步骤（1）合成的RexGd3-xAl3Ga2O12粉体与5%聚乙烯醇（PVA）按照10g:0.5mL的比例混合，烘干，研磨成粉末；（3）将步骤（2）的粉末压制成陶瓷坯体，在1580~1650℃保温15~60小时，即得到石榴石结构低介电透明RexGd3-xAl3Ga2O12微波陶瓷。通常情况下，改善陶瓷微波介电性能或透明度，各种结构的陶瓷需要采用离子取代改性。专利技术人经过大量的实验，在石榴石结构Gd3Ga5O12体系中，Ga用同等价态的元素Al、Cr、Bi等部分取代，仅有Al取代（化学式为Gd3Al3Ga2O12）能够实现一定的透明度，进一步在透明Gd3Al3Ga2O12体系中用部分Nd或Er取代Gd，陶瓷仍旧展现出透明特征，而其它稀土元素Yb、Sm、Dy等取代则不再透明。因此，本专利技术对石榴石结构的Gd3Ga5O12陶瓷进行离子取代改性，用Al3+部分取代Ga3+，Nd或Er部分取代Gd3+，采用传统固相烧结法，延长烧结保温时间，制备的RexGd3-xAl3Ga2O12陶瓷成功实现陶瓷透明性，经微波介电性能测试，陶瓷微波介电常数（εr）介于9.7~10.3，品质因子与谐振频率乘积（Q.f）介于1600~5100GHz，谐振频率温度系数（Tcf）介于-25~-80ppm/℃，这表明本专利技术成功制备出一种石榴石结构低介电透明微波陶瓷。这种微波陶瓷可用于制造微波介质元器件如滤波器、谐振器、介质基板等，特别是需要可视化透明窗口的信息通讯和集成电路中。附图说明图1是实施例1Gd3Al3Ga2O12烧结温度在1625℃下保温时间分别为15、30、45、60小时样品。图2是实施例2Nd0.008Gd2.992Al3Ga2O12烧结温度在1625℃下保温时间分别为15、30、45、60小时样品。图3是实施例3Nd0.018Gd2.982Al3Ga2O12烧结温度在1625℃下保温时间分别为15、30、45、60小时样品。图4是实施例4Nd0.045Gd2.955Al3Ga2O12烧结温度在1625℃下保温时间分别为15、30、45、60小时样品。图5是实施例5Nd0.065Gd2.935Al3Ga2O12烧结温度在1625℃下保温时间分别为15、30、45、60小时样品。图6是实施例6Er0.008Gd2.992Al3Ga2O12烧结温度在1625℃下保温时间分别为15、30、45、60小时样品。图7是实施例7Er0.018Gd2.982Al3Ga2O12烧结温度在1625℃下保温时间分别为15、30、45、60小时样品。图8是实施例8Er0.045Gd2.955Al3Ga2O12烧结温度在1625℃下保温时间分别为15、30、45、60小时样品。图9是实施例9Er0.065Gd2.935Al3Ga2O12烧结温度在1625℃下保温时间分别为15、30、45、60小时样品。具体实施方式下面结合九个实施例对本
技术实现思路
作进一步的说明，但不是对本专利技术的限定。实施例1：制备石榴石结构低介电透明Gd3Al3Ga2O12微波陶瓷，包括如下步骤：（1）选择高纯度的Gd2O3（99.9%）、Al2O3（99.5%）、Ga2O3（99.9%）粉末为原料，按Gd2O3:Al2O3:Ga2O3=3:3:2的摩尔比例混合；以无水乙醇为介质，取无水乙醇与混合后的粉末按照10mL（无水乙醇）:10g（混合粉末）的比例混合后，置于行星球磨机中充分混合24h，取出烘干，研磨，再经过1100℃保温5小时合成Gd3Al3Ga2O12粉体；（2）将所得粉体与5%PVA按照10g:0.5mL的比例混合,烘干，研磨成粉末；（3）将粉末压制成陶瓷坯体，在1580~1650℃保温15~60小时，即得到石榴石结构低介电透明Gd3Al3Ga2O12微波陶瓷。制备的Gd3Al3Ga2O12微波陶瓷经微波介电性能测试结果如下：Gd3Al3Ga2O12烧结温度在1625℃下保温时间分别为15、30、45、60小时的样品如图1所示，样品具有一定的透明特征。实施例2：制备石榴石结构低介电透明Nd0.008Gd2.992Al3Ga2O12微波陶瓷，包括如下步骤：（1）选择高纯度的Nd2O3（99.9%）、Gd2O3（99.9%）、Al2O3（99.5%）、Ga2O3（99.9%）粉末为原料，按照Nd2O3:Gd2O3:Al2O3:Ga2O3=0.008:2.992:3:2的摩尔比例混合；以无水乙醇为介质，取无水乙醇与混合后的粉末按照10mL（无水乙醇）:10g（混合粉末）的比例混合后，置于行星球磨机中充分混合24h，取出烘干，研磨，再经过1100℃保温5小时合成Nd0.008Gd2.992Al3Ga2O12粉体；（2）将所得粉体与5%PVA按照10g:0.5mL的比例混合,烘干，研磨成粉末；（3）将粉末压制成陶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石榴石结构低介电透明RexGd3‑xAl3Ga2O12微波陶瓷，其特征是：该微波陶瓷组成通式为RexGd3‑xAl3Ga2O12，其中0≤x≤0.065，Re为Nd和Er中的一种。

【技术特征摘要】
1.一种石榴石结构低介电透明RexGd3-xAl3Ga2O12微波陶瓷，其特征是：该微波陶瓷组成通式为RexGd3-xAl3Ga2O12，其中0≤x≤0.065，Re为Nd和Er中的一种。2.权利要求1所述的一种石榴石结构低介电透明RexGd3-xAl3Ga2O12微波陶瓷的制备方法，其特征是：包括如下步骤：（1）采用传统固相合成法合成RexGd3-xAl3Ga2O12粉体；选择纯度为99.9%Re2O3、99.9%Gd2O3、99.5%Al2O3、99.9%Ga2O3粉末为原料，按照Re2O3:Gd2O3:Al2O3:Ga2O3...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁昌来，蒙柳方，廖燕君，刘笑，朱保华，刘飞，许积文，周昌荣，陈国华，饶光辉，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：广西,45