一种热稳定高Q值锂镁铌系微波介质陶瓷制造技术

本发明专利技术公开了一种热稳定高Q值锂镁铌系微波介质陶瓷，以Li

【技术实现步骤摘要】
一种热稳定高Q值锂镁铌系微波介质陶瓷
本专利技术属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，特别涉及一种新型热稳定高Q值锂镁铌系微波介质陶瓷及其制备方法。
技术介绍
近几年来，随着无线通讯产业的飞速发展，微波电路的载波频率增加到微波频段，对于选频特性较好的高Q值微波材料的需求在不断地上升。同时为了保证微波器件在不同环境下稳定工作的要求，开发新型的具有较好温度稳定性的微波材料也变得越来越迫切。并且为了让微波材料在实际应用中同时兼备高Q值和高可靠性两方面的特点，研究开发新型的热稳定高Q值微波陶瓷成为今后材料领域的一个重要方向。Li3Mg2NbO6微波介质陶瓷是近来开发的新型微波介质陶瓷，具有较好的微波介电性能，介电常数为16.8，Q×f值为79,643GHz，谐振频率温度系数为-27.2ppm/℃。但是这种材料在实际应用仍存在一些缺点，例如Q×f值不算太高(<80,000GHz)，并且谐振频率温度系数较大，为-27.2ppm/℃，因此该材料选频特性不是太好，工作情况也容易受外界环境的影响。为了改善器件的选频特性，提高其工作的稳定性，必须尽可能提高其Q×f值，减小谐振频率温度系数，所以研究和开发新型的热稳定高Q值锂镁铌微波介质陶瓷变得越来越重要。本专利技术采用传统固相法，通过不同含量的Mn2+(0.02mol,0.04mol,0.06mol,0.08mol)分别对Li3Mg2NbO6陶瓷中的Mg2+进行取代，极大地提高了Li3Mg2NbO6陶瓷的Q×f值，改善了谐振频率温度系数，使其满足在高频微波电路中的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的，是克服现有锂镁铌系微波介质陶瓷Q×f值较低，谐振频率温度系数较大的缺陷，提供一种以Li2CO3、MgO、Nb2O5为主要原料，外加少量的MnCO3对锂镁铌陶瓷进行掺杂改性，极大地提高了锂镁铌系微波介质陶瓷的微波介电性能。本专利技术通过如下技术方案予以实现：一种热稳定高Q值锂镁铌系微波介质陶瓷，其化学式为Li3(Mg1-xMnx)2NbO6，其中0.02≦x≦0.08；上述一种热稳定高Q值锂镁铌系微波介质陶瓷的制备方法，步骤如下：(1)以Li2CO3、MgO、Nb2O5、MnCO3为原料，按Li3(Mg1-xMnx)2NbO6，其中0.02≦x≦0.08的化学计量比进行称量配料，按原料：去离子：水磨球＝3：16：15的质量比加入聚酯罐中，在球磨机上球磨6小时；(2)将步骤(1)球磨后的原料放入烘箱中，在120℃下烘干，研磨，过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；(3)将步骤(2)混合均匀的粉料放在坩埚中于925℃煅烧，保温4小时；(4)将步骤(3)煅烧后的陶瓷粉料放入聚酯罐中，加入去离子水和氧化锆球，在球磨机上球磨6小时；在烘干后在陶瓷粉料中外加质量百分比为8％的石蜡作为粘合剂进行造粒，过80目筛，再用粉末压片机成型为坯体；(5)将步骤(4)的坯体在1075～1200℃烧结，保温4小时，制得新型热稳定高Q值锂镁铌系微波介质陶瓷。所述步骤(1)的Li2CO3、MgO、Nb2O5、MnCO3原料的质量纯度大于99.9％。所述步骤(1)的Mn2+掺杂量为0.02mol。所述步骤(4)的压片机的工作压强为2MPa，坯体规格为Φ10mm×5mm的圆柱体。所述步骤(5)的烧结温度为1125℃。所述步骤(5)的升温速率为5℃/min。本专利技术以Li3Mg2NbO6微波介质陶瓷为基础，采用不同含量的Mn2+对Li3Mg2NbO6陶瓷中的Mg2+进行取代，制备的Li3(Mg0.96Mn0.02)2NbO6陶瓷在1125℃烧结时得到最佳的微波介电特性：相对介电常数为15.22、Q×f值110,582GHz、谐振频率温度系数为-4.57ppm/℃的微波介质陶瓷。本专利技术的制备工艺简单，过程无污染，极大地提高了Q×f值，改善了谐振频率温度系数，是一种很有前途的新型热稳定高Q值微波陶瓷材料。具体实施方式本专利技术采用纯度大于99.9％的化学原料Li2CO3、MgO、Nb2O5和MnCO3，以Li3Mg2NbO6微波介质陶瓷为基础，采用不同含量的Mn2+对Mg2+进行置换，制备新型热稳定高Q值锂镁铌系微波介质陶瓷。本专利技术将Li2CO3、MgO、Nb2O5、MnCO3原料按化学式Li3(Mg1-xMnx)2NbO6(0.02≦x≦0.08)的化学计量比进行配料，用原料:去离子水:磨球＝3:16:15的比例加入聚酯罐中，球磨6小时；将球磨后的原料置于烘箱中于120℃烘干，过40目筛，再于925℃煅烧4小时；再将煅烧后的陶瓷粉料放入球磨罐中，然后加入氧化锆球和去离子水球磨6小时后烘干；再在烘干后的陶瓷粉料中外加重量百分比为8％的石蜡粘合剂进行造粒，过80目筛后，用粉末压片机于2MPa的压力下将粉末压成直径为10mm，厚度为5mm的生坯；将生坯在1075～1200℃烧结，保温4小时，制得新型热稳定高Q值锂镁铌系微波介质陶瓷；最后通过网络分析仪及相关测试夹具测试制品的微波介电性能。本专利技术具体实施例如下。实施例1依照微波介质陶瓷组分Li3(Mg0.98Mn0.02)2NbO6，称Li2CO3-10.1581g、MgO-7.2390g、Nb2O5--12.1806g、MnCO3-0.4214g配料，共30g；混合粉料加入聚酯罐中，加入160ml去离子水和150g锆球后，在行星式球磨机上球磨6小时，球磨机转速为1000转/分；2.将球磨后的原料置于干燥箱中，于120℃烘干并过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；3.将粉料于925℃煅烧4小时；4.将煅烧后的粉料放入聚酯罐中，二次球磨6小时，出料后烘干，过40目筛；然后外加重量百分比为8％的石蜡作为粘合剂进行造粒，并过80目筛；再用粉末压片机以2MPa的压力压成直径为10mm，厚度为5mm的坯体；5.将坯体于1075℃烧结，保温4小时，制得新型热稳定高Q值微波介质锂镁铌陶瓷；最后，通过网络分析仪及相关测试夹具测试所得样品微波特性。实施例21.依照微波介质陶瓷组分Li3(Mg0.96Mn0.04)2NbO6，称Li2CO3-10.0663g、MgO-7.0281g、Nb2O5-12.0705g、MnCO3-0.8352g配料，共30g；混合粉料加入聚酯罐中，加入160ml去离子水和150g锆球后，在行星式球磨机上球磨6小时，球磨机转速为1000转/分；2.将球磨后的原料置于干燥箱中，于120℃烘干并过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；3.将粉料于925℃煅烧4小时；4.将煅烧后的粉料放入聚酯罐中，二次球磨6小时，出料后烘干，过40目筛；然后外加重量百分比为8％的石蜡作为粘合剂进行造粒，并过80目筛；再用粉末压片机以2MPa的压力压成直径为10mm，厚度为5mm的坯体；5.将坯体于1075℃烧结，保温4小时，制得新型热稳定高Q值微波介质锂镁铌陶瓷；最后，通过网络分析仪及相关测试夹具测试所得样品微波特性。实施例3:1.依照微波介质陶瓷组分Li3(Mg0.94Mn0.06)2NbO6，称Li2CO3-9.9761g、MgO-6.8200g、Nb2O5-11.9624g、MnCO3-1.2415g配料，共30g；混合粉料加入聚酯罐中，加入160ml去离子水和150g锆球后，在行星式球磨机上球磨6小时，球磨机转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热稳定高Q值锂镁铌系微波介质陶瓷，其化学式为Li

【技术特征摘要】
1.一种热稳定高Q值锂镁铌系微波介质陶瓷，其化学式为Li3(Mg1-xMnx)2NbO6，其中0.02≦x≦0.08。上述一种热稳定高Q值锂镁铌系微波介质陶瓷的制备方法，步骤如下：(1)以Li2CO3、MgO、Nb2O5、MnCO3为原料，按Li3(Mg1-xMnx)2NbO6，其中0.02≦x≦0.08的化学计量比进行称量配料，按原料：去离子：水磨球＝3：16：15的质量比加入聚酯罐中，在球磨机上球磨6小时；(2)将步骤(1)球磨后的原料放入烘箱中，在120℃下烘干，研磨，过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；(3)将步骤(2)混合均匀的粉料放在坩埚中于925℃煅烧，保温4小时；(4)将步骤(3)煅烧后的陶瓷粉料放入聚酯罐中，加入去离子水和氧化锆球，在球磨机上球磨6小时；在烘干后在陶瓷粉料中外加质量百分比为8％的石蜡作为粘合剂进行造粒，过80目筛，再用粉末压片机成型为坯...

【专利技术属性】
技术研发人员：张平，刘路，赵永贵，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12