一种具有高品质因数的镁锆铌钽系微波介质陶瓷制造技术

本发明专利技术公开了一种具有高品质因数的镁锆铌钽系微波介质陶瓷及其制备方法，其组成为MgZr(Nb1‑xTax)2O8(0＜x≤0.1)。先将MgO、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5按MgZr(Nb1‑xTax)2O8(0＜x≤0.1)进行配料，经过磨球、干燥、过筛，于1100℃预烧；再经二次球磨、干燥后外加8％重量百分比石蜡进行造粒，压制成型为坯体，坯体于1280～1320℃烧结，制得高品质因数的镁锆铌钽系微波介质陶瓷。本发明专利技术成功地获得了Q×f达到88440.2GHz、介电常数为23.1654，谐振频率温度系数为‑52.0733ppm/℃的高性能微波陶瓷介质。本发明专利技术制备工艺简单，过程无污染，是一种很有前途的微波介质材料。

Magnesium zirconium niobium tantalum series microwave dielectric ceramic with high quality factor

The invention discloses a high quality factor of magnesium zirconium niobium tantalum based microwave dielectric ceramics and its preparation method, which is composed of MgZr (Nb1 xTax 2O8 (0) x > 0.1). The MgO, ZrO2, Nb2O5, Ta2O5 in MgZr (Nb1 xTax 2O8 (0) x > 0.1) ingredients, after grinding ball, drying, sieving, calcined at 1100 DEG C; after two milling and drying with 8% weight percentage of paraffin granulation, pressed into the body. The body from 1280 to 1320 DEG C sintering, prepared magnesium zirconium niobium tantalum based microwave dielectric ceramics with high quality factor. The present invention successfully obtained Q * f reached 88440.2GHz, the dielectric constant is 23.1654, the temperature coefficient of resonant frequency for high performance microwave ceramic dielectric 52.0733ppm/ C. The preparation method of the invention is simple and has no pollution in process, and is a promising microwave dielectric material.

【技术实现步骤摘要】
一种具有高品质因数的镁锆铌钽系微波介质陶瓷
本专利技术属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，涉及一种以镁锆铌系统微波介质陶瓷为基础，以少量钽离子取代铌离子，来制备高品质因数镁锆铌钽系微波介质陶瓷及其制备方法。
技术介绍
现代移动通信的迅速发展，推动着各类微波移动通信终端设备向小型化、轻量化、多功能化及低成本化的方向快速发展。微波介质陶瓷为现代移动通讯、卫星通讯和军用雷达所用谐振器、滤波器、介质基板等微波元器件的关键材料。微波介质陶瓷对于制造更小的器件和提高微波集成电路的封装密度非常有效。用于制作介质谐振器、滤波器等器件的介质陶瓷，须满足以下条件：较高的相对介电常数(εr)以实现器件的小型化和提高集成度，较低介电损耗(介电损耗正切角tanδ)以提高选频特性，趋近于零的谐振频率温度系数(τf)以提高温度稳定性。钨锰铁矿结构的镁锆铌系统(MgZrNb2O8)系陶瓷是近年来新开发的新型低损耗微波介质陶瓷，具有良好的微波介电性能引起人们的广泛关注，具有小型化、高稳定、廉价及集成化等优点。本专利技术采用传统固相法，以钽离子对铌离子进行取代，进一步提高其微波介电性能，制备出品质因数更高的镁锆铌钽系统(MgZr(Nb1-xTax)2O8)微波介质陶瓷，
技术实现思路
本专利技术的目的，是为进一步提高镁锆铌(MgZrNb2O8)系微波介质陶瓷的微波介电性能，以MgO、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5为主要原料，制备出一种钽离子取代铌离子、高品质因数镁锆铌钽系微波介质陶瓷：MgZr(Nb1-xTax)2O8微波介质陶瓷,其中0＜x≤0.1。本专利技术通过如下技术方案予以实现，具有以下步骤：(1)将MgO、ZrO2、Nb2O5、Ta2O5原料，按化学式MgZr(Nb1-xTax)2O8，其中0＜x≤0.1进行配料，按原料：去离子水：氧化锆球质量比为2：16：15的比例加入球磨罐中，在球磨机上球磨10小时；(2)将步骤(1)球磨后的原料置于110℃温度条件下烘干，待样品原料干燥后，过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；(3)将步骤(2)混合均匀的粉料于1100℃预烧2小时；(4)在步骤(3)预烧后的陶瓷粉料放入球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球，在球磨机上球磨10小时；烘干后在陶瓷粉料中外加8％重量百分比的石蜡进行造粒，过60目筛，再用粉末压片机压制成坯体；(5)将在步骤(4)的坯体于1280℃-1320℃烧结，保温4小时，制得高性能镁锆铌钽系微波介质陶瓷。所述步骤(1)的MgO、ZrO2、SnO2、Nb2O5原料的质量纯度大于99.9％。所述步骤(1)、步骤(4)的球磨机为行星式球磨机。所述步骤(1)的x＝0.1。所述步骤(4)的粉末压片机的压力为6Mpa。所述步骤(4)的坯体为直径10mm，厚度5mm的圆柱体。所述步骤(5)的烧结温度为1300℃，保温时间4小时。本专利技术以MgZrNb2O8微波介质陶瓷为基础，用Ta离子对Nb离子进行一定含量的取代，成功地获得了微波介电性能较高的微波介质陶瓷：在x＝0.1时在1300℃烧结其品质因数达到88440GHz、介电常数约为23，谐振频率温度系数为-52ppm/℃。本专利技术的制备工艺简单，过程无污染，微波介电性能优异，是一种很有前途的微波介质材料。具体实施方式本专利技术采用纯度大于99.9％的化学原料MgO、ZrO2、TaO2、Nb2O5，制备MgZr(Nb1-xTax)2O8(0＜x≤0.1)微波介质陶瓷。具体实施例如下。对比实施例1.依照微波介质陶瓷组分MgZr(Nb1-xTax)2O8(x＝0)，称MgO-1.8777g、ZrO2-5.7398g、Nb2O5-12.3824g配料，共20g；混合粉料加入球磨罐中，加入160ml去离子水和150g锆球后，在行星式球磨机上球磨10小时，球磨机转速为1000转/分；2.将球磨后的原料置于110℃温度条件下烘干，过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；3.将颗粒均匀的粉料于1100℃煅烧2小时；4.将煅烧后的粉料放入球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球，二次球磨10小时，出料后在110℃温度条件下烘干，然后加入8％重量百分比的石蜡进行造粒，并过60目筛；再用粉末压片机以6Mpa的压力压成直径为10mm，厚度为5mm的坯体；5.将坯体于1300℃烧结，保温4小时，制得高性能镁锆铌钽系微波介质陶瓷；最后，通过网络分析仪及相关测试夹具测试所得样品微波特性。实施例11.依照微波介质陶瓷组分MgZr(Nb1-xTax)2O8(x＝0.02)，称MgO-1.8625g、ZrO2-5.6932g、Nb2O5-12.0361g、Ta2O5-0.4083g配料，共20g；混合粉料加入球磨罐中，加入160ml去离子水和150g锆球后，在行星式球磨机上球磨10小时，球磨机转速为1000转/分；2.将球磨后的原料置于110℃温度条件下烘干，过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；3.将颗粒均匀的粉料于1100℃煅烧2小时；4.将煅烧后的粉料放入球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球，二次球磨10小时，出料后在110℃温度条件下烘干，然后加入8％重量百分比的石蜡进行造粒，并过60目筛；再用粉末压片机以6Mpa的压力压成直径为10mm，厚度为5mm的坯体；5.将坯体于1300℃烧结，保温4小时，制得高性能镁锆铌钽系微波介质陶瓷；最后，通过网络分析仪及相关测试夹具测试所得样品微波特性。实施例21.依照微波介质陶瓷组分MgZr(Nb1-xTax)2O8(x＝0.04)，称MgO-1.8474g、ZrO2-5.6473g、Nb2O5-11.6954g、Ta2O5-0.8099g配料，共20g；混合粉料加入球磨罐中，加入160ml去离子水和150g锆球后，在行星式球磨机上球磨10小时，球磨机转速为1000转/分；2.将球磨后的原料置于110℃温度条件下烘干，过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；3.将颗粒均匀的粉料于1100℃煅烧2小时；4.将煅烧后的粉料放入球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球，二次球磨10小时，出料后在110℃温度条件下烘干，然后加入8％重量百分比的石蜡进行造粒，并过60目筛；再用粉末压片机以6Mpa的压力压成直径为10mm，厚度为5mm的坯体；5.将坯体于1300℃烧结，保温4小时，制得高性能镁锆铌钽系微波介质陶瓷；最后，通过网络分析仪及相关测试夹具测试所得样品微波特性。实施例31.依照微波介质陶瓷组分MgZr(Nb1-xTax)2O8(x＝0.06)，称MgO-1.8327g、ZrO2-5.6021g、Nb2O5-11.3601g、Ta2O5-1.2052g配料，共20g；混合粉料加入球磨罐中，加入160ml去离子水和150g锆球后，在行星式球磨机上球磨10小时，球磨机转速为1000转/分；2.将球磨后的原料置于110℃温度条件下烘干，过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；3.将颗粒均匀的粉料于1100℃煅烧2小时；4.将煅烧后的粉料放入球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球，二次球磨10小时，出料后在110℃温度条件下烘干，然后加入8％重量百分比的石蜡进行造粒，并过60目筛；再用粉末压片机以6Mpa的压力压成直径为10mm，厚度为5mm的坯体；5.将坯体于1300℃烧结，保温4小时，制得高性能镁锆铌钽系微波介质陶瓷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有高品质因数的镁锆铌钽系微波介质陶瓷，其组成为MgZr(Nb1‑xTax)2O8，其中0＜x≤0.1；上述镁锆铌钽系微波介质陶瓷的制备方法，具有以下步骤：(1)将MgO、ZrO2,、Nb2O5、Ta2O5原料，按化学式MgZr(Nb1‑xTax)2O8，0＜x≤0.1进行配料，按原料：去离子水：氧化锆球质量比为2：16：15的比例加入球磨罐中，在球磨机上球磨10小时；(2)将步骤(1)球磨后的原料置于110℃温度干燥箱中烘干，烘干后过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；(3)将步骤(2)混合均匀的粉料装入坩埚后置于高温炉中，在1100℃预烧2小时；(4)在步骤(3)预烧后的陶瓷粉料放入球磨罐中，加入去离子水与氧化锆球，在球磨机上二次球磨10小时，并于110℃温度干燥箱中烘干；烘干后在陶瓷粉料中外加8％重量百分比的石蜡进行造粒，过60目筛，再用粉末压片机压制成坯体；(5)将步骤(4)的坯体于1280～1320℃烧结，保温4小时，制得镁锆铌钽系微波介质陶瓷。

【技术特征摘要】
1.一种具有高品质因数的镁锆铌钽系微波介质陶瓷，其组成为MgZr(Nb1-xTax)2O8，其中0＜x≤0.1；上述镁锆铌钽系微波介质陶瓷的制备方法，具有以下步骤：(1)将MgO、ZrO2,、Nb2O5、Ta2O5原料，按化学式MgZr(Nb1-xTax)2O8，0＜x≤0.1进行配料，按原料：去离子水：氧化锆球质量比为2：16：15的比例加入球磨罐中，在球磨机上球磨10小时；(2)将步骤(1)球磨后的原料置于110℃温度干燥箱中烘干，烘干后过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；(3)将步骤(2)混合均匀的粉料装入坩埚后置于高温炉中，在1100℃预烧2小时；(4)在步骤(3)预烧后的陶瓷粉料放入球磨罐中，加入去离子水与氧化锆球，在球磨机上二次球磨10小时，并于110℃温度干燥箱中烘干；烘干后在陶瓷粉料中外加8％重量百分比的石蜡进行造粒，过60目筛，再用粉末压片机压制成坯体；(5)将步骤(4)的坯体于1280～132...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖谧，娄捷，周子淇，顾青青，韦艳双，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12