本发明专利技术公开了一种近零频率温度系数的复合钽酸盐微波介质陶瓷，化学式为0.38ZnZrTa2O8+0.62TiO2。先将化学原料ZnO、ZrO2、TiO2、Ta2O5称量配料，经过球磨、烘干、过筛，于1000～1100℃预烧，合成熔块；再经二次球磨、烘干、过筛、压制成型为坯体；坯体于1250～1350℃烧结，保温2～6小时，制成频率温度系数近零的复合钽酸盐微波介质陶瓷。本发明专利技术为中高介电常数(50～55)的微波介质材料，品质因数高于20,000GHz，且工艺简单，过程无污染，具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于一种以成分为特征的多相陶瓷化合物，特别涉及一种谐振频率温度系 数（τ f)近零的复合钽酸盐微波介质陶瓷及其制备方法。
技术介绍
微波介质陶瓷是制造微波介质滤波器、谐振器、介质天线及介质波导等微波器件 的关键材料。近年来，由于微波技术的迅猛发展，卫星通信系统、第四代蜂窝式移动通讯系 统、电视接收系统等微波通信系统对微波电路和微波器件的小型化、轻量化、集成化及高可 靠性提出了更高要求，使得微波介质陶瓷的研究发展取得长足进步，各种新型材料层出不 穷。 AZrB2O8 (A = Zn, Mg ;B = Nb, Ta)系钨锰铁矿型陶瓷材料，以其 优异的微波介电性能受到了各国研究者的关注。比较典型的材料体系如 MgZrNb20s(er~ 26，QXf ~120,800GHz，τ f~-50X 10 6/ °C )、ZnZrNb20s(er~ 30, QXf ~61，000GHz，τ f~-52 X 10 6/ cC )、ZnZrTa20s( ε r~31，QXf ~ 110, 800GHz，Tf~-32X 10 6/°C)。这类微波介质材料具有中等介电常数和较高的品质因 数，但其谐振频率温度系数较大，温度稳定性差，限制了其在微波器件中的工程化应用。因 此，本专利技术选取具有较高介电常数的ZnZrTa2O8复合钽酸盐微波介质陶瓷，通过掺杂适量的 1102粉体以调整其温度系数（使其频率温度系数近零），获得温度稳定性高的新型微波介 质陶瓷体系。
技术实现思路
本专利技术的目的，是克服ZnZrTa2O8复合钽酸盐微波介质陶瓷温度稳定性不好的缺 点，通过添加一定量的1102而获得谐振频率温度系数近零、介电常数为50~55、品质因数 高的新型复合钽酸盐微波介质陶瓷，可用于中介低损耗微波谐振器、微波介质基板、微波天 线等微波器件的制造。 本专利技术通过如下技术方案予以实现。 -种近零频率温度系数的复合钽酸盐微波介质陶瓷，化学式为 0. 38ZnZrTa208+0. 62Ti02〇 该近零频率温度系数的复合钽酸盐微波介质陶瓷采用传统的简单固相反应法合 成，具有如下步骤： (1)将化学原料 2110、2抑2、1102、了3205分别按0.382112^3 208+0.621102化学计量比 称量配料； (2)将步骤⑴配制的粉料放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨4小时； 再将球磨后的原料烘干，过40目筛，获得颗粒均匀的粉料； ⑶将步骤⑵处理后的粉料于1000~1100°C下预烧，保温3小时，合成熔块； (4)在步骤⑶预烧处理后的熔块中外加质量百分比为1.05%的聚乙烯醇，放入 球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨12小时，烘干后过80目筛，再压制成型为坯体； (5)将步骤⑷成型后的坯体于1250~1350°C烧结，保温2~6小时，制成频率 温度系数近零的复合钽酸盐微波介质陶瓷。 所述步骤（1)的化学原料ZnO、Zr02、TiOjP Ta 205的纯度大于99. 9%。 所述步骤（2)或步骤⑷的陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为I : 1 : 2。 所述步骤（2)或步骤（4)采用行星式球磨机进行球磨，球磨机转速为400转/分。 所述步骤（2)或步骤（4)的原料于红外干燥箱中烘干，烘干温度为KKTC。 所述步骤（4)的还体为Φ IOmmX 5mm的圆柱体，采用粉末压片机压制成型。 本专利技术所提供的新型复合钽酸盐微波介质陶瓷属于中等介电常数（50~55)的微 波介质材料，且其谐振频率温度系数近零、品质因数高于20, 000GHz，是目前国际上比较少 见的微波介质陶瓷材料。因此，本专利技术的复合钽酸盐微波介质陶瓷材料为微波介质谐振器 和滤波器等微波器件的设计制造提供了更多的选择可能，在微波通信系统有着很大的应用 价值。同时其制备工艺简单，过程无污染，具有广阔的应用前景。【具体实施方式】 下面通过具体实施例对本专利技术作进一步说明，具体实例中所用原料均为市售分析 纯试剂（纯度大于99. 9 % )，具体实施步骤如下。 (1)将原料 ZnO、Zr02、Ti02、Ta2O5分别按摩尔比 0· 38 : 0· 38 : 0· 62 : 0· 38 称 量配料； (2)将上述配制的粉料混合后放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，在行星式 球磨机上球磨4小时，粉料、氧化锆球和去离子水的质量比为I : 1 : 2;将球磨后的原料 置于红外干燥箱中于l〇〇°C下烘干，烘干后过40目筛，获得颗粒均匀的粉料； (3)将上述混合均匀的粉料于1000~1100°C下预烧，保温3小时，合成熔块； (4)在预烧后的熔块中外加质量百分比为1. 05%的聚乙烯醇，放入球磨罐中，加 入氧化锆球和去离子水，粉料、氧化锆球和去离子水的质量比为I : 1 : 2,球磨12小时，于 红外干燥箱中l〇〇°C烘干，过80目筛，再用粉末压片机以150MPa的压力压成OlOmmX 5mm 的圆柱形生坯； (5)将上述成型后的坯体于1250~1350°C烧结，保温2~6小时，制成频率温度 系数近零的复合钽酸盐微波介质陶瓷； (6)通过Agilent 8720ES网络分析仪结合ESPEC MC-710F小型高温箱测试其微波 介电性能； 具体实施例的主要工艺参数及其微波介电性能详见表1。表 1 本专利技术不局限于上述实施例，一些细节的变化是可能的，但这并不因此违背本发 明的范围和精神。【主权项】1. 一种近零频率温度系数的复合钽酸盐微波介质陶瓷，化学式为 0. 38ZnZrTa208+0. 62Ti02〇 该近零频率温度系数的复合钽酸盐微波介质陶瓷采用传统的简单固相反应法合成，具 有如下步骤： (1) 将化学原料2110、2抑2、1102、13205分别按0.3821^13 208+0.621102化学计量比称量 配料； (2) 将步骤（1)配制的粉料放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨4小时；再 将球磨后的原料烘干，过40目筛，获得颗粒均匀的粉料； ⑶将步骤⑵处理后的粉料于1000~ll〇〇°C下预烧，保温3小时，合成熔块； (4) 在步骤（3)预烧处理后的熔块中外加质量百分比为1.05%的聚乙烯醇，放入球磨 罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨12小时，烘干后过80目筛，再压制成型为坯体； (5) 将步骤（4)成型后的坯体于1250~1350°C烧结，保温2~6小时，制成频率温度 系数近零的复合钽酸盐微波介质陶瓷。2. 根据权利要求1所述的一种近零频率温度系数的复合钽酸盐微波介质陶瓷，其特征 在于，所述步骤（1)的化学原料ZnO、Zr0 2、1102和Ta 205的纯度大于99. 9%。3. 根据权利要求1所述的一种近零频率温度系数的复合钽酸盐微波介质陶瓷，其特征 在于，所述步骤（2)或步骤（4)的陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为I : 1 : 2。4. 根据权利要求1所述的一种近零频率温度系数的复合钽酸盐微波介质陶瓷，其特征 在于，所述步骤（2)或步骤（4)采用行星式球磨机进行球磨，球磨机转速为400转/分。5. 根据权利要求1所述的一种近零频率温度系数的复合钽酸盐微波介质陶瓷，其特征 在于，所述步骤（2)或步骤（4)的原料于红外干燥箱中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种近零频率温度系数的复合钽酸盐微波介质陶瓷，化学式为0.38ZnZrTa2O8+0.62TiO2。该近零频率温度系数的复合钽酸盐微波介质陶瓷采用传统的简单固相反应法合成，具有如下步骤：(1)将化学原料ZnO、ZrO2、TiO2、Ta2O5分别按0.38ZnZrTa2O8+0.62TiO2化学计量比称量配料；(2)将步骤(1)配制的粉料放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨4小时；再将球磨后的原料烘干，过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；(3)将步骤(2)处理后的粉料于1000～1100℃下预烧，保温3小时，合成熔块；(4)在步骤(3)预烧处理后的熔块中外加质量百分比为1.05％的聚乙烯醇，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨12小时，烘干后过80目筛，再压制成型为坯体；(5)将步骤(4)成型后的坯体于1250～1350℃烧结，保温2～6小时，制成频率温度系数近零的复合钽酸盐微波介质陶瓷。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李玲霞，吕笑松，孙浩，叶静，李赛，张帅，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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