一种中温烧结中介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种中温烧结中介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法，合成物表达式为：ZnZr1‑xCexNb2O8，其中x＝0.02～0.2；先将ZnO、ZrO2、Nb2O5、CeO2按化学计量式配料，球磨、烘干、过筛后于950℃预烧；再加入1.05％的聚乙烯醇，混合后球磨罐、烘干、过筛，压制成型为坯体；坯体于1125℃～1175℃烧结，制成中温烧结中介电常数微波介质陶瓷。本发明专利技术介电常数εr为28.60～33.66，品质因数Q×f为13327～66588GHz，谐振频率温度系数τf为‑44.14～‑58.10×10‑6/℃。该制备工艺简单，采用中温烧结，节约了时间和能源成本，应用前景广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，尤其涉及一种以ZnZr1-xCexNb2O8为化学式的中温烧结、具有中介电常数的微波介质陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
随着微波通信技术的发展，对微波器件的性能(灵敏度、信噪比、覆盖范围、通信容量等)和功耗提出了新的要求，而高性能微波器件的发展取决于微波介质材料的革新。传统的金属腔谐振器已不能满足实际需求，应用于介质谐振器、介质滤波器等新型微波元器件的微波介质陶瓷材料成为热点。为满足不同的应用需求，微波介质陶瓷材料不断发展，各种性能优异的新型微波介质陶瓷材料不断涌现。微波介质陶瓷材料的应用要求包括三个方面：合适的介电常数、较高的品质因数Q×f(较好的频率选择性)及较小的频率温度系数(高的温度稳定性)。ZnZrNb2O8作为一种新型微波介质陶瓷材料，因其具有适中的介电常数，较高的Qf值而受到广泛关注。纯相的ZnZrNb2O8材料的微波介电性能为：Q×f＝61000GHz，εr＝30，τf＝-52×10-6/℃。现有技术的缺点是，品质因数有待进一步提高，温度系数不可调节。
技术实现思路
本专利技术的目的，是为了进一步提高ZnZrNb2O8介质陶瓷材料的品质因数，并在一定程度上提升其温度稳定性，以适应电子信息技术高频化和数字化的发展方向。以ZnO、ZrO2、Nb2O5、CeO2为原料，采用简单固相法，制备一种具有高品质因数的ZnZr1-xCexNb2O8微波介质陶瓷材料。中温烧结中介电常数微波介质陶瓷材料的制备方法，具有如下步骤：(1)将ZnO、ZrO2、Nb2O5、CeO2按化学计量式ZnZr1-xCexNb2O8，其中x＝0.02～0.2进行配料；将粉料放入聚酯罐中，加入去离子水和锆球后，球磨4～8小时；(2)将步骤(1)球磨后的原料放入干燥箱中，于80～120℃烘干，然后过40目筛；(3)将步骤(2)烘干、过筛后的原料放入中温炉中，于950℃预烧5～8小时；(4)在步骤(3)预烧后的原料中外加1.05％的聚乙烯醇作为粘合剂，将混合后的粉料放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨12小时后烘干过筛，完成造粒过程，再用粉末压片机以6MPa压制成型为坯体；(5)将步骤(4)的坯体于1125℃～1175℃烧结，保温5～6小时，制成中温烧结中介电常数微波介质陶瓷。所述步骤(1)采用行星式球磨机进行球磨，球磨机转速为600转/分。所述步骤(1)球磨工艺的粉料与去离子水和锆球的质量比为1︰1︰1。所述步骤(4)的坯体为直径10mm、厚度5mm的圆柱形结构。所述步骤(5)的烧结温度为1150℃。本专利技术通过简单固相合成法制备了一种新型的微波介质陶瓷材料ZnZr1-xCexNb2O8(x＝0.02～0.2)。其介电常数εr为28.60～33.66，品质因数Q×f为13327～66588GHz，谐振频率温度系数τf为-44.14～-58.10×10-6/℃。该制备工艺简单，采用中温烧结，节约了时间成本和能源成本，应用前景广泛。具体实施方式本专利技术以ZnO(分析纯)、Nb2O5(分析纯)、ZrO2(分析纯)、CeO2(分析纯)为初始原料，通过简单固相合成法中温烧结中介电常数微波介质陶瓷。实施方案如下：(1)将ZnO、Nb2O5、ZrO2、CeO2按化学计量式ZnZr1-xCexNb2O8(x＝0.02～0.2)进行配料。将粉料与去离子水和锆球按质量比1︰1︰1的比例放入聚酯罐中，在行星式球磨机上球磨6小时，球磨机的转速为600转/分；(2)将步骤(1)球磨后的原料置于干燥箱中，于100℃烘干后过40目筛；(3)将步骤(2)烘干过筛后的原料放入中温炉，于950℃预烧，保温4小时；(4)在步骤(3)预烧后的原料中外加1.05％的聚乙烯醇作为粘合剂进行混合，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，再用粉末压片机以6MPa的压力压制成型为坯体，坯体为直径10mm、厚度5mm的圆片形结构；(5)将步骤(4)的坯体在1125℃～1175℃烧结，保温5～6小时，制成中温烧结中介电常数微波介质陶瓷。本专利技术通过网络分析仪测试所得制品的微波特性。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本专利技术并不局限于上述实施例，很多细节的变化是可能的，但这并不因此违背本专利技术的范围和精神。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中温烧结中介电常数微波介质陶瓷材料，合成物表达式为：ZnZr1‑xCexNb2O8，其中x＝0.02～0.2。该中温烧结中介电常数微波介质陶瓷材料的制备方法，具有如下步骤：(1)将ZnO、ZrO2、Nb2O5、CeO2按化学计量式ZnZr1‑xCexNb2O8，其中x＝0.02～0.2进行配料；将粉料放入聚酯罐中，加入去离子水和锆球后，球磨4～8小时；(2)将步骤(1)球磨后的原料放入干燥箱中，于80～120℃烘干，然后过40目筛；(3)将步骤(2)烘干、过筛后的原料放入中温炉中，于950℃预烧5～8小时；(4)在步骤(3)预烧后的原料中外加1.05％的聚乙烯醇作为粘合剂，将混合后的粉料放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨12小时后烘干过筛，完成造粒过程，再用粉末压片机以6MPa压制成型为坯体；(5)将步骤(4)的坯体于1125℃～1175℃烧结，保温5～6小时，制成中温烧结中介电常数微波介质陶瓷。

【技术特征摘要】
1.一种中温烧结中介电常数微波介质陶瓷材料，合成物表达式为：ZnZr1-xCexNb2O8，其中x＝0.02～0.2。该中温烧结中介电常数微波介质陶瓷材料的制备方法，具有如下步骤：(1)将ZnO、ZrO2、Nb2O5、CeO2按化学计量式ZnZr1-xCexNb2O8，其中x＝0.02～0.2进行配料；将粉料放入聚酯罐中，加入去离子水和锆球后，球磨4～8小时；(2)将步骤(1)球磨后的原料放入干燥箱中，于80～120℃烘干，然后过40目筛；(3)将步骤(2)烘干、过筛后的原料放入中温炉中，于950℃预烧5～8小时；(4)在步骤(3)预烧后的原料中外加1.05％的聚乙烯醇作为粘合剂，将混合后的粉料放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨12小时后烘干过筛，完成造粒过程，再...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玲霞，罗伟嘉，吕笑松，张帅，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12