一种中介微波介质陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种中介微波介质陶瓷及其制备方法，所述中介微波介质陶瓷的组成为Ca0.1Sr0.4La0.5Al0.5Ti0.5O3，所述中介微波介质陶瓷的介电常数为31～36，品质因数Qf为30000～35500GHz，谐振频率温度系数为1ppm/℃～5ppm/℃。制备方法包括以下步骤：（1）将CaCO3、SrCO3、TiO2、La2O3、和Al2O3按计量比配料、球磨、烘干、过筛，于1350℃～1450℃保温4h进行预烧，将预烧的粉体进行二次球磨、烘干、过筛，加入粘结剂并进行造粒，压制成圆柱胚体，在1500～1600℃保温4～12h烧结，即可得到所需的中介微波介质陶瓷。制备工艺简单、成本低廉。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微波介质陶瓷
，具体涉及一种中介电常数微波介质陶瓷及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着通讯技术的迅速发展，对微波器件的需求量也日益增长。微波介质陶瓷具有微波损耗低、介电常数高和频率温度系数小等优点，既可以满足通信机的可移动性、便携性、小型化、微型化的要求，又可以满足在微波范围具有高性能、高可靠性工作特性要求，得到广泛关注。应用于微波系统中的中介电常数微波介质陶瓷，其基本性能要求为：介电常数εr＝30～60，谐振频率温度系数τf＝-5～5ppm/℃，Qf≥5000GHz。LaAlO3具有高的品质因数介电常数εr和负的谐振频率温度系数τf(Qf＝68000GHz，εr=23，)可以通过添加具有较大正谐振频率温度系数的Ca0.2Sr0.8TiO3()调节。S-YCho等研究(1-x)LaAlO3-xSrTiO3体系陶瓷的微波介电性能。得到了0.5LaAlO3—0.5SrTiO3陶瓷据有优良的微波介电性能：εr＝35，Qf＝28000GHz及τf＝15ppm/℃。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷，本专利技术的目的在于，提供一种工艺简单、性能稳定的中介微波介质陶瓷及其制备方法。本专利技术的微波介质陶瓷，制备工艺简单、重复性良好，且微波介电性能优异。在此，本专利技术提供一种中介微波介质陶瓷，所述中介微波介质陶瓷的组成为Ca0.1Sr0.4La0.5Al0.5Ti0.5O3，所述中介微波介质陶瓷的介电常数为31～36，品质因数Qf为30000～35500GHz，谐振频率温度系数为1ppm/℃～5.0ppm/℃。本专利技术中，在一个优选方案中，所述中介微波介质陶瓷的介电常数为31～34。在另一个优选方案中，所述中介微波介质陶瓷的介电常数为31.3～35.6。又，所述中介微波介质陶瓷的品质因数Qf为30400-34800Ghz。又，在一个优选方案中，所述中介微波介质陶瓷的谐振频率温度系数为1.2ppm/℃～5.0ppm/℃。在另一个优选方案中，所述中介微波介质陶瓷的谐振频率温度系数为1ppm/℃～3ppm/℃。本专利技术还提供一种所述中介微波介质陶瓷的制备方法，所述制备方法包括：步骤1)将化学原料CaCO3、SrCO3、TiO2、La2O3、和Al2O3分别按Ca0.1Sr0.4La0.5Al0.5Ti0.5O3的化学式称量配料；步骤2)将步骤1)配置好的化学原料混合，第一次球磨12～24小时，烘干，过筛；步骤3)将步骤2)中混合均匀的粉料在1350℃～1450℃预烧4-6小时，优选为4小时；步骤4)将步骤3)煅烧后的粉料，进行第二次球磨6～12小时，烘干，向烘干的粉料中加入聚乙烯醇作为粘结剂并造粒，压制成圆柱状胚体；步骤5)将步骤4)所制得的圆柱状胚体在1500～1600℃下保温4～12小时烧结成瓷，获得所述中介微波介质陶瓷。本专利技术中，采用将CaCO3、SrCO3、TiO2、La2O3、和Al2O3按计量比配料、球磨、烘干、过筛、预烧，将预烧的粉体进行二次球磨、烘干、过筛，加入PVA(聚乙烯醇)粘结剂并进行造粒，压制成圆柱胚体，烧结，得到中介微波介质陶瓷。所制备的中介微波介质陶性能稳定，具有品质因数高、介电常数高和频率温度系数小等优点。本专利技术的制备工艺简单、成本低廉，具有广阔的应用前景。本专利技术中，步骤1)中所述原料CaCO3、SrCO3、TiO2、La2O3、和Al2O3的纯度均为99.9％以上。本专利技术中，步骤4)中粘结剂聚乙烯醇的质量百分含量为6％～8％，浓度为6％。又，第一次球磨和/或第二次球磨采用的磨球为氧化锆球，球磨介质为去离子水。本专利技术中，第一次球磨中，原料混合物：氧化锆球：去离子水的质量比为1：2：2。本专利技术中，第二次球磨中，所述煅烧后的粉料：氧化锆球：去离子水的质量比为1：2：2。附图说明图1是实例1合成的中介微波介质陶瓷陶瓷的SEM图像。具体实施方式以下结合附图和下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。本专利技术提供了一种中介微波介质陶瓷，具有品质因数高、介电常数高和频率温度系数小等优点。本专利技术的中介微波介质陶瓷，其原料组成及其摩尔百分比含量为Ca0.1Sr0.4La0.5Al0.5Ti0.5O3，采用SrCO3、TiO2、La2O3、和Al2O3作为原料。本专利技术还提供一种中介微波介质陶瓷的制备方法，该制备方法工艺简单、重复性良好，且微波介电性能优异。本专利技术的制备方法包括：(1)将化学原料CaCO3、SrCO3、TiO2、La2O3、和Al2O3分别按Ca0.1Sr0.4La0.5Al0.5Ti0.5O3化学式称量配料；(2)将步骤(1)配置好的化学原料混合，放入球磨罐中，按原料混合物：氧化锆球：去离子水的质量比为1：2：2的比例加入氧化锆球和去离子水。球磨12～24小时，将球磨后的原料与干燥箱中烘干，过筛，其中，过筛的孔径为20目；(3)将步骤(2)混合均匀的粉料在1350℃～1450℃煅烧4-6小时；(4)将步骤(3)煅烧后的粉料放入球磨罐中按煅烧后的粉料：氧化锆球：去离子水的质量比为1：2：2的比例加入氧化锆球和去离子水，球磨6～12小时，烘干，向烘干的粉料中加入质量百分含量为6％～8％的浓度为6％的聚乙烯醇作为粘结剂并造粒，压制成圆柱状胚体；(5)将步骤(4)所制得圆柱状胚体在1500～1600℃下保温4～12小时烧结成瓷，获得中介微波介质陶瓷；(6)用网络分析仪测试步骤(5)制得的中介微波介质陶瓷的微波介电性能。其中，原料CaCO3、SrCO3、TiO2、La2O3、和Al2O3的纯度均为99.9％以上。本专利技术的制备方法中，第一次球磨和/或第二次球磨采用的磨球为氧化锆球，球磨介质为去离子水。本专利技术的预烧温度为1350℃～1450℃，保温时间为4-6h。本专利技术的制备方法中粘结剂聚乙烯醇的质量百分含量为6％～8％，浓度为6％。本专利技术的烧结温度为1500℃～1600℃保温时间为4～12小时。又，步骤(6)中的测试仪器为网络分析仪。本专利技术的有益效果是，提供一种Ca0.1Sr0.4La0.5Al0.5Ti0.5O3中介微波介质陶瓷材料，其烧结温度1500～1600℃，介电常数为31～36，品质因数为30000～35500GHz，谐振频率温度系数为1ppm/℃～5ppm/℃。此外，该制备工艺简单，过程无污染，成本低廉，具有广阔的应用前景。下面进一步例举实施例以详细说明本专利技术。同样应理解，以下实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，本领域的技术人员根据本专利技术的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本专利技术的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。实施例1)分别称量纯度均为99.9％的CaCO3、SrCO3、TiO2、La2O3、和Al2O3：1.00gCaCO3、5.91gSrCO3、3.99gTiO2、8.14gLa2O3、和2.55gAl2O3，混合后将原料加入尼龙罐中，加入43.18克氧化锆球和43.2ml去离子水，球磨、烘干，过筛；2)将混合均匀的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中介微波介质陶瓷，其特征在于，所述中介微波介质陶瓷的组成为Ca0.1Sr0.4La0.5Al0.5Ti0.5O3，所述中介微波介质陶瓷的介电常数为31～36，品质因数Qf为30000～35500GHz，谐振频率温度系数为1ppm/℃～5ppm/℃。

【技术特征摘要】
1.一种中介微波介质陶瓷，其特征在于，所述中介微波介质陶瓷的组成为Ca0.1Sr0.4La0.5Al0.5Ti0.5O3，所述中介微波介质陶瓷的介电常数为31～36，品质因数Qf为30000～35500GHz，谐振频率温度系数为1ppm/℃～5ppm/℃。2.根据权利要求1所述的中介微波介质陶瓷，其特征在于，所述中介微波介质陶瓷的介电常数为31～34。3.根据权利要求1或2所述的中介微波介质陶瓷，其特征在于，所述中介微波介质陶瓷的品质因数Qf为30400-34800Ghz。4.根据权利要求1～3中任一项所述的中介微波介质陶瓷，其特征在于，谐振频率温度系数为1ppm/℃～3ppm/℃。5.一种根据权利要求1～4中任一项所述的中介微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：步骤1）将化学原料CaCO3、SrCO3、TiO2、La2O3、和Al2O3分别按Ca0.1Sr0.4La0.5Al0.5Ti0.5O3的化学式称量配料；步骤2）将步骤1）配置好的化学原料混合，第一次球磨12～24小时，烘干，过筛；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张良柱，林慧兴，赵相毓，姜少虎，李泊涛，罗澜，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31