一种中温烧结温度稳定型低损耗微波介质陶瓷材料制造技术

本发明专利技术公开了一种中温烧结温度稳定型低损耗微波介质陶瓷材料，其化学式为Ca0.45Zn0.55TiNb2O8，采用化学原料ZnO、CaO、Nb2O5和TiO2，于850℃煅烧，合成前驱体，于1060～1140℃烧结。本发明专利技术使用Ca2+离子对Zn2+离子进行取代，改变了材料的物相组成。本发明专利技术的烧结温度为1060～1140℃，介电常数为34～40，品质因数为42,000～51,500GHz，谐振频率温度系数为-10～11×10-6/℃。制备工艺简单，过程无污染，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种中温烧结温度稳定型低损耗微波介质陶瓷材料
本专利技术属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，尤其涉及一种新型中温烧结温度稳定型低损耗微波介质陶瓷材料。
技术介绍
随着无线通信设备的爆炸似发展，对新的高品质的微波介质陶瓷材料的需求越来越大。根据器件使用的不同侧重，其对介质陶瓷材料的要求主要包含以下三方面:1.在很多应用领域，器件的面积是制约整体设备性能的关键，而器件的小型化需要材料拥有较大的介电常数；2某些应用中，器件的温度稳定性扮演着至关重要的角色，而其对应的材料需要具备近零的温度系数；3在对选频特性要求 较高的器件中，材料在微波下的Qf值则要求的较为苛刻。近年来，由于优异的性能，Α2+Β25+06的发展引起了广泛的关注，而在其上发展起来的ZnTiNb2O8系微波介质材料，在介电常数和谐振频率温度系数上拥有更好的表现。Kim等人对(1-X)ZnNb2O6-XTiO2系的相组成及其微波介电性能进行了研究，指出ZnTiNb2O8的微波介电性能为:QXf = 42500GHz，ε r = 34, τ f =-52 X 10_6/°C。自Kim等人对其微波介电性能进行报道后，国内外还未见对其改性或复合的报道。本专利技术使用Ca2+离子对Zn2+离子进行取代，改变了材料的物相组成。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提供一种新型高性能中温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法，获得具有优异温度稳定性的微波介质陶瓷材料。本专利技术通过如下技术方案予以实现。一种中温烧结温度稳定型低损耗微波介质陶瓷材料，其化学式为Ca0^5Zn0.S5TiNb2O8 ；该中温烧结温度稳定型低损耗微波介质陶瓷材料的制备方法，具有如下步骤:(I)将化学原料ZnO、CaO、Nb2O5和TiO2分别按Caa45Zna55TiNb2O8化学计量比称量配料；(2)将步骤(1)配置好的化学原料混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨3~7小时，将球磨后的原料于红外干燥箱中烘干，过筛；(3)将步骤⑵过筛后混合均匀的粉料于850°C煅烧，保温3小时，合成前驱体；(4)在步骤(3)的前驱体中外加质量百分比为0.70~1.05%聚乙烯醇，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨8~11小时，烘干后过筛，再用粉末压片机压力成型为坯体；(5)将还体于1060~1140°C烧结,保温3~6小时,制成中温烧结温度稳定型低损耗微波介质陶瓷材料；(6)采用网络分析仪测试微波介质陶瓷材料的微波介电性能。所述步骤(1)的化学原料的纯度大于99.9%。所述步骤⑷的粉末压片机以3~7MPa的压力成型，坯体为Φ IOmmX 5mm的圆柱；所述步骤(5)优选的烧结温度为1120°C。本专利技术的Ca。.45Zn0.55TiNb208中温烧结微波介质陶瓷，其烧结温度为:1060~11400C，介电常数为34~40，品质因数为42，000~51，500GHz，谐振频率温度系数为-10~11 X ?ο-6/°C。此外，该制备工艺简单，过程无污染，具有广阔的应用前景。【具体实施方式】本专利技术采用纯度大于99.9 %的化学原料ZnO、CaO、Nb2O5, TiO2制备Caa45Zna55TiNb2O8微波介质陶瓷，具体实施例如下:实施例1I)将 ZnO、Ca0、Nb205、TiO2 分别按摩尔比 0.45:0.55:1:1 称量配料;2)所配置的原料混合后加入尼龙罐中，球磨6小时；再将球磨后的原料置于红外干燥箱中烘干、过筛；3)将过筛后混合均匀的粉料于850°C煅烧，保温3小时，合成前躯体；4)在合成的前躯体中外加质量百分比为1.05%聚乙烯醇，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水球磨10小时后烘干、过筛；再用粉末压片机以SMPa的压力压成Φ 10mm X 5mm的圆柱型还体；5)将圆柱型坯体于1120°C烧结，保温6小时；6)采用网络分析仪测试实施例1的微波介电性能；获得其性能如下:介电常数为:36.17品质因数为:45308GHz谐振频率温度系数为:2.5X 10-6实施例2~5实施例2~5的制备过程与实施例1基本相同，区别在于烧结温度不同；实施例2~5的具体烧结温度与其相关的介电性能详见表1。表1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中温烧结温度稳定型低损耗微波介质陶瓷材料，其化学式为Ca0.45Zn0.55TiNb2O8； 该中温烧结温度稳定型低损耗微波介质陶瓷材料的制备方法，具有如下步骤： (1)将化学原料ZnO、CaO、Nb2O5和TiO2分别按Ca0.45Zn0.55TiNb2O8化学计量比称量配料； (2)将步骤(1)配置好的化学原料混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨3～7小时，将球磨后的原料于红外干燥箱中烘干，过筛； (3)将步骤(2)过筛后混合均匀的粉料于850℃煅烧，保温3小时，合成前驱体； (4)在步骤(3)的前驱体中外加质量百分比为0.70～1.05％聚乙烯醇，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨8～11小时，烘干后过筛，再用粉末压片机压力成型为坯体； (5)将坯体于1060～1140℃烧结，保温3～6小时，制成中温烧结温度稳定型低损耗微波介质陶瓷材料； (6)采用网络分析仪测试微波介质陶瓷材料的微波介电性能。

【技术特征摘要】
1.一种中温烧结温度稳定型低损耗微波介质陶瓷材料，其化学式为Ca0^5Zn0.S5TiNb2O8 ； 该中温烧结温度稳定型低损耗微波介质陶瓷材料的制备方法，具有如下步骤: (1)将化学原料Zn0、Ca0、Nb205和TiO2分别按Caa45Zna55TiNb2O8化学计量比称量配料； (2)将步骤(1)配置好 的化学原料混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨3~7小时，将球磨后的原料于红外干燥箱中烘干，过筛； (3)将步骤(2)过筛后混合均匀的粉料于850°C煅烧，保温3小时，合成前驱体； (4)在步骤(3)的前驱体中外加质量百分比为0.70~1.05%聚乙烯醇，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨8~...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玲霞，蔡昊成，孙浩，高正东，叶静，吕笑松，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12