高品质微波陶瓷材料及其介质谐振器的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高品质微波陶瓷材料及其制备方法，该微波陶瓷材料由ZnO、CoO、TiO2、Na2O、SiO2、BaO、MnO2、Cr2O3、ZrO2、CaO、La2O3、SrO、Sm2O3、MgO、Al2O3、Fe2O3、Nb2O5、MoO3和CdO按优选比例制成。本发明专利技术所述的高品质微波陶瓷材料，各组分配比科学合理，所制备得到的微波陶瓷材料性能优，稳定性好。本发明专利技术所述的微波陶瓷介质谐振器的制备方法，可操作性强，工艺设计合理，尤其是通过大量实验筛选出最佳的和成方法，成型方法，烧成温度、烧成时间、烘干等工艺，能够制备得到性能优、使用寿命长、能满足高标准要求，适用范围广泛的微波陶瓷介质谐振器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设计一种陶瓷材料，具体涉及一种具有高品质性能的微波陶瓷材料及其介质谐振器的制备方法。
技术介绍
在现代通信技术中，微波通信占用十分重要的地位，它在军事和民用两方面都有广泛的应用，如雷达，卫星导航，卫星通讯，移动通信以及无线网络等方面。微波陶瓷材料及元器件是微波通信中重要的组成部分，它可以提高通讯设备的性能并可使元器件以至整机的小型化，但是现有技术中的微波陶瓷材料性能欠佳，不能满足高要求的标准。因此，很有必要在现有技术的基础之上，设计研发新型的高性能微波陶瓷材料以及元器件是当今发达国家十分关注的研究方向。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种组分配比科学合理，性能优异，品质高的高性能微波陶瓷材料，本专利技术另一个目的是提供高性能微波陶瓷元器件的制备方法。技术方案：为了实现以上目的，本专利技术采取的技术方案为：一种高品质微波陶瓷材料，它由下列重量份数的原料制成：以上为金属周期表中元素，如：La为镧元素，Sm为钐元素，Nb是铌元素，Cd是镉元素，Mo为钼元素，Sr为锶元素。作为优选方案，以上所述的高品质微波陶瓷材料，它由下列重量份数的原料制成：以上所述的原料组成，为金属周期表中元素，如：La为镧元素，Sm为钐元素，Nb是铌元素，Cd是镉元素，Mo为钼元素，Sr为锶元素。作为优选方案，以上所述的高品质微波陶瓷材料，所述的高品质微波陶瓷材料的性能参r>数为：εr＝28～32±1.0，Qo*f＝70000～80000(该数值为Q值×fo(谐振频率的数值)，τf＝0±3ppm/C，-45℃～+105℃。本专利技术所述的高品质微波陶瓷材料制备介质谐振器的方法，其包括以下步骤：(1)按重量份数的取各原料，混合均匀，放入球磨机内混合(加磨球)，混合时间一般为10～12小时，完成后出料装匣钵在窑炉内进行合成处理，一般温度为1150～1250度，保温时间3～5小时，完成合成后出料再进行研磨(磨细处理)，磨细后的粉料加粘结剂(采用常规的化学合成或半合成物粘结剂)和水制成浆料，输送到喷雾造粒机进行造粒处理。喷雾造粒机完成水份蒸发后形成并形成颗粒状粉料，用于自动成型机的成型压制。(2)成型：自动成型机将粉料填充至模具内进行压制成型。(3)烧成：压制成型后的瓷件毛坯可进行烧结工艺，烧制温度在1400～1500度，烧制时间为3～10小时；(4)磨加工：烧成后研磨到100到400目；然后用纯水进行超声波清洗，清洗干净后，在60～80℃下烘干，烘干时间为30～90分钟，烘干后组装得到介质谐振器。作为优选方案，以上所述的高品质微波陶瓷材料的制备方法，制备得到的高品质微波陶瓷材料为实心圆柱状介质谐振器，实心圆柱状介质谐振器外径为5～20mm，高度为2～8mm。当使用频率为3GHz时，测定得到的性能参数为：fo＝2.7GHz±0.05，Qo＝14000～20000，τf＝0±4ppm/℃(-45℃～105℃)。作为优选方案，以上所述的高品质微波陶瓷材料的制备方法，制备得到的高品质微波陶瓷材料为具有中心孔的圆柱状介质谐振器，具有中心孔的圆柱状介质谐振器的外径为10～100mm，高度为5～50mm，内径为3～20mm。当使用频率为1.8GHz时，测定得到的性能参数为：fo(谐振频率)＝1.8GHz±0.05，Qo(品质因数)＝14000～20000,τf(频率温度系数)＝0±3ppm/℃(-45℃～95℃)，作为优选方案，以上所述的高品质微波陶瓷材料的制备方法，制备得到的高品质微波陶瓷材料为长柱管状圆柱状介质谐振器，长柱管状圆柱状介质谐振器的外径为10～20mm，高度为20～40mm，内径为3～8mm。当使用频率在2.0GHz时，测定得到的性能参数为：fo＝2.0GHz±0.05，Qo＝9500～14000，τf＝0±5ppm/℃(-45℃～95℃)。一、原料配方筛选本专利技术选用不同组份的原料进行了大量实验筛选，结果表明，采用本专利技术上述提供的由ZnO、CoO、TiO2、Na2O、SiO2、BaO、MnO2、Cr2O3、ZrO2、CaO、La2O3、SrO、Sm2O3、MgO、Al2O3、Fe2O3、Nb2O5、MoO3和CdO按优选比例混合制备得到的微波陶瓷材料具有优异的谐振频率、品质因数和频率温度系数。本专利技术采用BaO、ZnO、CoO、MgO、Nb2O5、Al2O3等原料，可以实现er:30±1的高性能微波陶瓷材料，相比目前er:27～29的Ta2O5系统，具有烧成温度低且成本低廉的优势，便于大批量生产，尤其可很好的用于未来5G，6G无线通讯领域。同时本专利技术高品质微波陶瓷材料制备得到的介质谐振器，系统性能优异，且成本仅为Ta2O5系统的1/5～1/7，具有很好的应用前景。二、制备方法中，和成方法，成型方法和烧成温度和烧成时间的筛选本专利技术制备过程中，和成方法，成型方法和烧成的温度和时间直接影响产物的性能，本专利技术通过大量实验筛选不同的和成方法，成型方法，并选取不同的烧成温度和烧成时间得到的微波材料，进行性能检测比较，实验结果表明，采用本专利技术优选的和成方法，成型方法，烧成温度为和烧成时间制备得到的微波材料的性能最佳。有益效果：本专利技术提供的高品质微波陶瓷材料及其制备方法与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术所述的高品质微波陶瓷材料，经过大量实验研究表明，各组分配比科学合理，所制备得到的微波陶瓷材料性能稳定，品质好，稳定性好。2、本专利技术所述的微波陶瓷介质谐振器的制备方法，可操作性强，工艺设计合理，尤其是通过大量实验筛选出优选的和成方法，成型方法，烧成温度、烧成时间、烘干等工艺，能够制备得到性能优、使用寿命长、能满足高标准要求，适用范围广泛的各种微波陶瓷介质谐振器。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。实施例11、高品质微波陶瓷材料，它由下列重量份数的原料制成：2、高品质微波陶瓷材料制备介质谐振器的方法，其包括以下步骤：(1)取1所述的重量份数的各原料，混合均匀，放入球磨机内混合(加磨球)，混合时间一般为10小时，完成后出料装匣钵在窑炉内进行预烧合成处理，预烧温度为1250度，保温时间3小时，完成合成后出料再进行研磨(磨细处理)，磨细后的粉料加粘结剂和水制成浆料，输送到喷雾造粒机进行造粒处理。喷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高品质微波陶瓷材料，其特征在于，它由下列重量份数的原料制成：

【技术特征摘要】
1.一种高品质微波陶瓷材料，其特征在于，它由下列重量份数的原料制成：
2.根据权利要求1所述的高品质微波陶瓷材料，其特征在于，它由下列重量份数的原料
制成：
3.高品质微波陶瓷材料制备介质谐振器的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按权利要求1或2所述重量份数取各原料，放入球磨机内混合，磨球，混合时间为
10～12小时，完成后出料装匣钵在窑炉内进行预烧合成处理，预烧合成温度为1150～1250
度，保温时间3～5小时，预烧合成后出料再进行研磨，磨细后的粉料加粘结剂和水制成浆料，
输送到喷雾造粒机进行造粒处理；
(2)成型：将粉料填充至自动成型机模具内进行压制成型；
(3)烧成：压制成型后的瓷件毛坯可进行烧结工艺，烧制温度在1400～1500度，烧制时间
为3～10小时；
(4)磨加工：烧成后研磨到100到400目；然后用纯水进行超声波清洗，...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛冰，
申请(专利权)人：南京智元微波科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32