本发明专利技术涉及材料科学领域，旨在提供一种锡酸镁系低介微波介质陶瓷材料及其制备方法。该微波介质陶瓷材料的化学表达式为(100‑x)wt％Mg2.15SnO4+xwt％CaTiO3+ywt％LiF；其中，x、y均为质量分数，10≤x≤25，3≤y≤10。本发明专利技术制备获得的材料具有介电常数低、Q×f值高、频率温度系数小的优点。本发明专利技术具有制备工艺简单，重复性好的特点，在滤波器、天线、介质基片等微波器件具有广阔的应用前景。
A Magnesium Stannate Low Medium Microwave Dielectric Ceramic Material and Its Preparation Method
The invention relates to the field of material science, aiming at providing a magnesium stannate low-dielectric microwave dielectric ceramic material and a preparation method thereof. The chemical expression of the microwave dielectric ceramics material is (100 x) wt% Mg2.15SnO4 + xwt% CaTiO3 + ywt% LiF, where x and y are mass fractions, 10 < x < 25, 3 < y < 10. The material prepared by the invention has the advantages of low dielectric constant, high Q*f value and low frequency temperature coefficient. The invention has the advantages of simple preparation process and good repeatability, and has broad application prospects in microwave devices such as filters, antennas, dielectric substrates, etc.
【技术实现步骤摘要】
一种锡酸镁系低介微波介质陶瓷材料及其制备方法
本专利技术属于材料科学领域，具体涉及一种锡酸镁系低介微波介质陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
微波介质陶瓷是微波通信器件的核心材料。近年来，随着4G/5G移动通信、卫星通信、无线网络、全球卫星定位系统、蓝牙等技术的快速发展，微波器件正朝着小型化、高频化和轻量化方向发展。微波器件高频化的关键是高品质因数Q×f、低介电常数的微波介质陶瓷材料研制。Mg2SnO4陶瓷材料具有介电常数低、品质因数Q×f高等特点，作为微波元器件介质材料具有广阔应用前景。然而，锡酸镁陶瓷存在烧结温度过高(烧结温度≥1600℃)、频率温度系数大(-50ppm/℃)等问题，限制了该陶瓷体系在微波器件中的应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种锡酸镁系低介微波介质陶瓷材料及其制备方法。为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：提供一种锡酸镁系低介微波介质陶瓷材料，该微波介质陶瓷材料的化学表达式为(100-x)wt％Mg2.15SnO4+xwt％CaTiO3+ywt％LiF；其中，x、y均为质量分数，10≤x≤25，3≤y≤10。本专利技术进一步提供了该微波介质陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：(1)按摩尔比SnO2∶MgO＝1∶2.15称取原料SnO2和MgO，进行球磨混料4h；然后以1200℃预烧2h，再次球磨制得Mg2.15SnO4粉末；(2)按摩尔比CaCO3∶TiO2＝1∶1称取原料CaCO3和TiO2，进行球磨混料4h；然后以1100℃预烧2h，再次球磨制得CaTiO3粉末；(3)将Mg2.15SnO4、CaTiO3与LiF原料球磨混合2h，制得混合粉料；其中，Mg2.15SnO4与CaTiO3质量比为(100-x)∶x，LiF占Mg2.15SnO4和CaTiO3总质量的3～10wt％，(4)按混合粉料质量的5～8wt％取聚乙烯醇水溶液，聚乙烯醇水溶液的质量浓度为5％；将混合粉料与聚乙烯醇水溶液混合均匀后，在150MPa压强下进行压制，得到圆柱状坯体；(5)将步骤(4)制得的坯体在1350～1450℃保温烧结4h，即制得低介微波介质陶瓷材料。本专利技术中，所述步骤(1)和步骤(2)中的预烧是在氧化铝坩埚中进行的。本专利技术中，所述步骤(4)中，圆柱状坯体的直径18mm、厚度9mm。专利技术原理描述：本专利技术采用传统固相法，克服现有技术的不足，开发出一种频率温度系数小、烧结温度适中的低介微波介质陶瓷材料。加入LiF，在陶瓷烧结过程中助剂熔化，形成液相，促进烧结传质过程，降低Mg2.15SnO4陶瓷材料的烧结温度，可在1350-1400℃下致密烧结，而加入CaTiO3,可降低Mg2.15SnO4陶瓷的频率温度系数。本专利技术采用的上述配方和工艺，可获得一种高性能低介电常数微波介质陶瓷材料，其介电常数9.3-10.8、Q×f为28000～63000GHz、谐振频率温度系数可调至±10ppm/℃以内。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术制备获得的材料具有介电常数低、Q×f值高、频率温度系数小的优点。2、本专利技术具有制备工艺简单，重复性好的特点，在滤波器、天线、介质基片等微波器件具有广阔的应用前景。具体实施方式以下的实施例可以使本专业
的技术人员更全面的了解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。实施例1：本实施例中低介微波介质陶瓷材料的制备方法，按照以下步骤：步骤(1)：按摩尔比SnO2∶MgO＝1∶2.15称取原料SnO2和MgO，进行球磨混料4h，然后放入氧化铝坩埚中以1200℃预烧2h，然后球磨制得Mg2.15SnO4粉末；步骤(2)：按摩尔比CaCO3:TiO2＝1:1称取原料CaCO3和TiO2，进行球磨混料4h，然后放入氧化铝坩埚中以1100℃预烧2h，然后球磨制得CaTiO3粉末；步骤(3)：将步骤(1)制得Mg2.15SnO4、步骤(2)制得CaTiO3和LiF原料混合，制得混合粉料；其中Mg2.15SnO4与CaTiO3质量比为90wt％:10wt％,LiF占Mg2.15SnO4和CaTiO3总质量的3wt％，进行球磨混合2h；步骤(4)：将步骤(3)制得的混合粉料中加入占其质量5wt％的质量浓度为5％聚乙烯醇水溶液中混合均匀，并在150MPa压强下进行压制，制备出直径18mm、厚度9mm的圆柱状坯体；步骤(5)：将步骤(4)制得的坯体在1450℃保温烧结4h，即制得所述的低介微波介质陶瓷材料。按照前述配方和步骤制得的中温烧结低介微波介质陶瓷材料，其化学表达式为(100-x)wt％Mg2.15SnO4+xwt％CaTiO3+ywt％LiF,其中x、y为质量分数，x＝10，y＝3。各项性能指标为：烧结温度1450℃，介电常数εr＝9.3，品质因子Q×f＝63000GHz，频率温度系数τf＝-32ppm/℃。实施例2：本实施例中低介微波介质陶瓷材料的制备方法，按照以下步骤：步骤(1)：按摩尔比SnO2∶MgO＝1∶2.15称取原料SnO2和MgO，进行球磨混料4h，然后放入氧化铝坩埚中以1200℃预烧2h，然后球磨制得Mg2.15SnO4粉末；步骤(2)：按摩尔比CaCO3:TiO2＝1:1称取原料CaCO3和TiO2，进行球磨混料4h，然后放入氧化铝坩埚中以1100℃预烧2h，然后球磨制得CaTiO3粉末；步骤(3)：将步骤(1)制得Mg2.15SnO4、步骤(2)制得CaTiO3和LiF原料混合，制得混合粉料；其中Mg2.15SnO4与CaTiO3质量比为75wt％:25wt％,LiF占Mg2.15SnO4和CaTiO3总质量的10wt％，进行球磨混合2h；步骤(4)：将步骤(3)制得的混合粉料中加入占其质量6wt％的质量浓度为5％聚乙烯醇水溶液中混合均匀，并在150MPa压强下进行压制，制备出直径18mm、厚度9mm的圆柱状坯体；步骤(5)：将步骤(4)制得的坯体在1350℃保温烧结4h，即制得所述的低介微波介质陶瓷材料。按照前述配方和步骤制得的中温烧结低介微波介质陶瓷材料，其化学表达式为(100-x)wt％Mg2.15SnO4+xwt％CaTiO3+ywt％LiF,其中x、y为质量分数，x＝25，y＝10。各项性能指标为：烧结温度1350℃，介电常数εr＝10.8，品质因子Q×f＝28000GHz，频率温度系数τf＝+8ppm/℃。实施例3：本实施例中低介微波介质陶瓷材料的制备方法，按照以下步骤：步骤(1)：按摩尔比SnO2∶MgO＝1∶2.15称取原料SnO2和MgO，进行球磨混料4h，然后放入氧化铝坩埚中以1200℃预烧2h，然后球磨制得Mg2.15SnO4粉末；步骤(2)：按摩尔比CaCO3:TiO2＝1:1称取原料CaCO3和TiO2，进行球磨混料4h，然后放入氧化铝坩埚中以1100℃预烧2h，然后球磨制得CaTiO3粉末；步骤(3)：将步骤(1)制得Mg2.15SnO4、步骤(2)制得CaTiO3和LiF原料混合，制得混合粉料；其中Mg2.15SnO4与CaTiO3质量比为80wt％:20wt％,LiF占Mg2.15SnO4和CaTiO3总质量的5wt％，进行球磨混合2h；步骤(4)：将步骤(3)制得的混合粉料加入占其质量8wt％的质本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锡酸镁系低介微波介质陶瓷材料，其特征在于，该微波介质陶瓷材料的化学表达式为(100‑x)wt％Mg2.15SnO4+xwt％CaTiO3+ywt％LiF；其中，x、y均为质量分数，10≤x≤25，3≤y≤10。
【技术特征摘要】
1.一种锡酸镁系低介微波介质陶瓷材料，其特征在于，该微波介质陶瓷材料的化学表达式为(100-x)wt％Mg2.15SnO4+xwt％CaTiO3+ywt％LiF；其中，x、y均为质量分数，10≤x≤25，3≤y≤10。2.权利要求1所述微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按摩尔比SnO2∶MgO＝1∶2.15称取原料SnO2和MgO，进行球磨混料4h；然后以1200℃预烧2h，再次球磨制得Mg2.15SnO4粉末；(2)按摩尔比CaCO3∶TiO2＝1∶1称取原料CaCO3和TiO2，进行球磨混料4h；然后以1100℃预烧2h，再次球磨制得CaTiO3粉末；(3)将Mg2.15SnO4、CaTiO3...
【专利技术属性】
技术研发人员：张启龙，周富明，杨辉，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33
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