一种中介电常数的微波介质陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种中介电常数的微波介质陶瓷及其制备方法。本发明专利技术方法工艺简单，采用分步烧制的方式，先分别烧制得到BLT预烧粉和SLT预烧粉，二者在后续烧制过程中将得到(Sr1-nBan)La4Ti4O15基体，充分保证所得中介电常数的微波介质陶瓷的综合介电性能；优选地，可根据需要加入Nd2O3进行烧制，按照所需化学计量比进行配料，Nd2O3能够均匀地进入(Sr1-nBan)La4Ti4O15基体中，改善所得中介电常数的微波介质陶瓷的综合介电性能，得到介电常数高，Q×f值高，谐振频率温度系数稳定、接近于零的中介电常数的微波介质陶瓷，充分满足电子通信等领域的实际应用要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及信息功能材料
，具体而言，涉及一种中介电常数的微波介质陶瓷及其制备方法。
技术介绍
微波介质陶瓷是应用于微波频段作为介质完成一种或多种功能的陶瓷材料，适于制作稳频振荡器、滤波器、鉴频器、介质天线和介质波导等各种微波器件，在移动电话、电讯广播及卫星通信系统等方面有着十分广泛的应用。随着现代通讯技术高频化的发展，为实现电子产品的小型化、便携化、多功能等，要求微波介质陶瓷材料具有良好的微波介电性能。类钙钛矿结构的微波介质陶瓷BaLa4Ti4O15(BLT)和SrLa4Ti4O15(SLT)具有良好的微波介电性能。C.Vineis等人首次报道了BLT的微波介电性能：εr＝43，Q×f＝11583GHz，τf＝-17ppm/℃，其烧结温度是1575℃，保温时间是10h；I.N.Jawahar等人研究了MO-La2O3-TiO2(M＝Ca，Sr，Ba)系微波介质陶瓷，结果表明SLT具有最佳的微波介电性能：εr＝45.1，Q×f＝50215GHz，τf＝-14ppm/℃，该系陶瓷需要在1500-1675℃下烧结4h；H.Ohsato等人详细研究了BanLa4Ti3+nO12+3n系微波介质陶瓷，发现当n＝1时的BLT具有最佳微波介电性能：εr＝46，Q×f＝46000GHz，τf＝-11ppm/℃，该系陶瓷需要在1400-1600℃下烧结2h；Y.Tohdo等人研究了ALa4Ti4O15(A＝Ba，Sr，Ca)系微波介质陶瓷的晶体结构与微波性能的关系，发现BLT具有最大的介电常数(44.4)，SLT具有最佳的谐振频率温度系数(-8.4ppm/℃)，BLT需要在1600℃下烧结2h，SLT需要在1550℃下烧结48h；H.Zheng等人单独研究了BLT陶瓷的微波介电性能与晶体结构、显微结构的关系，通过调节烧结工艺，得到了较好的微波介电性能：εr＝45，Q×f＝44000GHz，τf＝-2ppm/℃，BLT需要在1450℃下烧结6h；Y.Fukami等人研究了模板籽晶的加入量对BLT微波性能的影响，发现随模板籽晶加入量的增大，介电常数和谐振频率温度系数提高，而品质因数变化不大，该法制备的陶瓷需要在1600℃下烧结2h。从以上分析可见，BLT、SLT都具有优异的微波介电性能，但烧结温度都比较高，极大的提高了其实际应用的成本；BLT相对于SLT而言具有较高的介电常数，但其谐振频率温度系数较高，严重的限制了其实际应用；而SLT相对于BLT而言具有更接近于零的谐振频率温度系数。现有的BLT、SLT材料其性能并不能满足实际使用需要，此外制备方法往往烧制温度过高，烧制时间过长，产生大量能耗，烧制工艺复杂，不利于推广。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种中介电常数(30-50)的微波介质陶瓷，所述的中介电常数的微波介质陶瓷具有陶瓷介电性能优异，能够满足电子通信等领域的实际应用需求等优点。本专利技术的第二目的在于提供一种所述的中介电常数的微波介质陶瓷的制备方法，该方法工艺简单，烧制温度低，烧制时间短，适于推广。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种中介电常数的微波介质陶瓷，所述中介电常数的微波介质陶瓷的化学组成通式如下：(Sr1-nBan)La4Ti4O15·xwt％Nd2O3；其中0≤x≤8，xwt％为Nd2O3占(SrnBa1-n)La4Ti4O15的质量分数；0＜n＜1。本专利技术中介电常数的微波介质陶瓷采用特定化学组成结构，所述的中介电常数的微波介质陶瓷介电常数高，Q×f值高，谐振频率温度系数稳定、接近于零，综合介电性能优异，充分满足电子通信等领域的实际应用要求。优选地，0＜x≤8，进一步优选为2≤x≤8。优选地，0＜n≤0.5，进一步优选为n＝0.1。采用特定的比配，可进一步优化本专利技术中介电常数的微波介质陶瓷的综合介电性能。上述的一种中介电常数的微波介质陶瓷的制备方法，包括如下步骤：(1)将含有Ba、Ti和La的原料按BaLa4Ti4O15化学计量比配料，充分混合，预烧得到BLT预烧粉；(2)将含有Sr、Ti和La的原料按SrLa4Ti4O15化学计量比配料，充分混合，预烧得到SLT预烧粉；(3)将BLT预烧粉、SLT预烧粉或BLT预烧粉、SLT预烧粉、Nd2O3按所需化学计量比配料，充分混合，塑型得到陶瓷坯体；(4)将步骤(3)所得陶瓷坯体烧制得到一种中介电常数的微波介质陶瓷。本专利技术方法工艺简单，采用分步烧制的方式，先分别烧制得到BLT预烧粉和SLT预烧粉，二者在后续烧制过程中将得到(Sr1-nBan)La4Ti4O15基体，充分保证所得中介电常数的微波介质陶瓷的综合介电性能；优选地，可根据需要加入Nd2O3进行烧制，按照所需化学计量比进行配料，Nd2O3能够均匀地进入(Sr1-nBan)La4Ti4O15基体中，改善所得中介电常数的微波介质陶瓷的综合介电性能，得到介电常数高，Q×f值高，谐振频率温度系数稳定、接近于零的中介电常数的微波介质陶瓷，充分满足电子通信等领域的实际应用要求。所述含有Ba、Ti和La的原料包括BaO和Ba(OH)2、BaCO3中的一种或多种、TiO2和Ti(OH)4中的一种或两种、La2O3、La(OH)3、La2(CO3)3中的一种或多种。在烧制过程中，含有Ba、Ti和La的氢氧化物和碳酸盐化合物分别将分解成Ba、Ti和La的氧化物，以Ba、Ti和La的氧化物形式作为原料烧制成BLT预烧粉，原料采用氧化物的形式有利于原料在烧制过程中的充分熔融，严格按照BaLa4Ti4O15化学计量比得到BLT预烧粉。所述步骤(1)中的预烧温度为1150-1450℃，优选为1250-1350℃，进一步优选为1300℃。所述步骤(1)中的预烧时间为2-6h，优选为3-5h，进一步优选为4h。本专利技术采用特定的预烧温度和时间，能够按照BaLa4Ti4O15化学计量比得到BLT预烧粉，由于还需要进行后续的烧制步骤，BLT预烧粉的制备可采用较低的温度进行预烧，并采用较短的时间进行预烧。所述含有Sr、Ti和La的原料包括SrO和Sr(OH)2、SrCO3中的一种或多种、TiO2和Ti(OH)4中的一种或两种、La2O3、La(OH)3、La2(CO3)3中的一种或多种。在烧制过程中，含本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中介电常数的微波介质陶瓷，其特征在于，所述中介电常数的微波介质陶瓷的化学组成通式如下：(Sr1‑nBan)La4Ti4O15·xwt％Nd2O3；其中0≤x≤8，xwt％为Nd2O3占(SrnBa1‑n)La4Ti4O15的质量分数；0＜n＜1。

【技术特征摘要】
1.一种中介电常数的微波介质陶瓷，其特征在于，所述中介电
常数的微波介质陶瓷的化学组成通式如下：
(Sr1-nBan)La4Ti4O15·xwt％Nd2O3；
其中0≤x≤8，xwt％为Nd2O3占(SrnBa1-n)La4Ti4O15的质量分数；
0＜n＜1。
2.根据权利要求1所述的一种中介电常数的微波介质陶瓷，其
特征在于，0＜x≤8，优选为2≤x≤8。
3.根据权利要求1所述的一种中介电常数的微波介质陶瓷，其
特征在于，0＜n≤0.5，优选为n＝0.1。
4.如权利要求1-3任一所述的一种中介电常数的微波介质陶瓷
的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将含有Ba、Ti和La的原料按BaLa4Ti4O15化学计量比配
料，充分混合，预烧得到BLT预烧粉；
(2)将含有Sr、Ti和La的原料按SrLa4Ti4O15化学计量比配
料，充分混合，预烧得到SLT预烧粉；
(3)将BLT预烧粉、SLT预烧粉或BLT预烧粉、SLT预烧粉、
Nd2O3按所需化学计量比配料，充分混合，塑型得到陶瓷坯体；
(4)将步骤(3)所得陶瓷坯体烧制得到一种中介电常数的微
波介质陶瓷。
5.根据权利要求4所述的一种中介电常数的微波介质陶瓷的制
备方法，其特征在于，所述含有Ba、Ti和La的原料包...

【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，张大帅，王利，史芳军，宋皓宇，崔栋，袁姣，
申请(专利权)人：南京攀思特电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32