一种钡基钙钛矿结构的陶瓷电介质材料制造技术

本发明专利技术公开了一种钡基钙钛矿结构的陶瓷电介质材料及其制备方法，其化学式为Ba1‑xSmx(Zr0.1Ti0.9)O3，其中0＜x≤0.003。先将BaCO3、Sm2O3、TiO2、ZrO2按化学计量式进行配料，经球磨、烘干、过筛后，再于1050～1250℃预烧，再经二次球磨后压制成型为坯体，坯体于1200℃～1300℃烧结，制成钡基钙钛矿结构的陶瓷电介质材料。本发明专利技术的Ba1‑xSmx(Zr0.1Ti0.9)O3材料，具有较高的调谐特性(66％)和适中的烧结温度(1270℃)。

【技术实现步骤摘要】
一种钡基钙钛矿结构的陶瓷电介质材料
本专利技术是关于电子信息材料与元器件的，特别涉及一种具有更高介电调谐性能的钡基钙钛矿结构的陶瓷电介质材料及其制备方法。
技术介绍
介电调谐材料就是其介电常数能随外加电场变化而变化的材料，这种介电常数与外加电场的非线性变化就是介电调谐性，利用这种介电非线性效应，可以设计出电压控制的可调电容器，从而应用到各种电压可调的移相器、振荡器、滤波器及延迟器等可调谐器件中。相控阵雷达就是通过控制天线阵面的相位来实现波束在空间的扫描，通过移相器改变相邻天线的相位差值，就可使雷达波束在空间进行电扫描而天线不必转动。移相器作为相控阵天线的关键部件，要求其具有高的开关速度、低插入损耗、尺寸小、质量小等特点。目前，移相器材料主要包括PIN二极管、铁氧体和介质材料三类。与其他材料相比，介质材料具有响应速度快、系统控制性好、体积小、质量小、损耗低等优点，是一种具有良好应用前景的移相器用材料。锆钛酸钡Ba(ZrxTi1-x)O3(BZT)是BaTiO3中Zr4+取代部分Ti4+后形成的固溶体系，是一类新型的铁电体，这类铁电体由于其存在一些铁电畴，导致其在无外加电场作用时就存在偶极子的规则排列，在这些偶极子的相互作用下，导致BZT具有较高的介电调谐特性。但是，BZT陶瓷的烧结温度较高(～1400℃)，采用添加烧结助剂(如CuO、LiCO3等)虽然能够降低BZT陶瓷的烧结温度，也会导致调谐性能的恶化。
技术实现思路
本专利技术所提供的钡基钙钛矿结构的陶瓷电介质材料及其制备方法，目的在于克服现有技术中降低烧结温度所导致的性能恶化的缺点，通过采用离子掺杂的方式来提高产品的介电调谐性能，并降低其烧结温度。本专利技术通过如下技术方案予以实现：一种钡基钙钛矿结构的陶瓷电介质材料，其化学式为Ba1-xSmx(Zr0.1Ti0.9)O3，其中0＜x≤0.003；该钡基钙钛矿结构的陶瓷电介质材料的制备方法，具体实施步骤如下：(1)分别将BaCO3、Sm2O3、TiO2、ZrO2按化学计量式Ba1-xSmx(Zr0.1Ti0.9)O3，其中0＜x≤0.003进行配料，将粉料放入球磨罐中，加入无水乙醇和锆球后，球磨2～9小时；(2)将步骤(1)球磨后的粉料放入干燥箱中，于80～120℃烘干，然后过40目筛；(3)将过筛后的粉料放入氧化铝坩埚后置于中温炉中，于1050～1250℃预烧，保温2～6小时；(4)将步骤(3)预烧后的原料，放入球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇，球磨8～14小时，烘干后过筛，再用粉末压片机以1～6MPa的压力压制成坯体；(5)将步骤(4)的坯体于1200℃～1300℃烧结，保温2～8小时，制成钡基钙钛矿结构的陶瓷电介质材料。所述步骤(1)的粉料采用行星式球磨机进行球磨，球磨机转速为400转/分。所述步骤(1)Ba1-xSmx(Zr0.1Ti0.9)O3中Sm的含量为x＝0.002。所述步骤(5)的烧结温度为1270℃。本专利技术制得的Ba1-xSmx(Zr0.1Ti0.9)O3材料，具有较高的调谐特性(66％)和适中的烧结温度(1270℃)。具体实施方式本专利技术以BaCO3、Sm2O3、TiO2、ZrO2为初始原料，通过固相法制备一种具有较高调谐特性的电介质材料，具体实施方案如下：1.将BaCO3、Sm2O3、TiO2、ZrO2按化学计量式(Ba0.998Sm0.002)(Zr0.1Ti0.9)O3进行配料，配比为：8.37257gBaCO3、0.01468gSm2O3、3.0568gTiO2，0.5238gZrO2将约10g的混合粉料放入尼龙罐中，加入150ml无水乙醇，加入100g的锆球后，在行星式球磨机上球磨6小时，转速为400转/分；2.将球磨后的原料置于干燥箱中，于80℃烘干，而后过40目筛；3.烘干过筛后的粉料放入中温炉，于1100℃预烧，保温4小时；4.将步骤3预烧后的粉料加入0.5wt.％PVA进行混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇，球磨12小时，烘干后过筛，再用粉末压片机以4MPa的压力压制成坯体；5.将生坯在1270℃烧结，保温4小时，制成具有高调谐特性的钡基钙钛矿结构的陶瓷电介质材料。6.用TH2828S和HF3013，测试其介电常数并计算调谐率，调谐率计算公式：FOM计算公式：7.实施例1的调谐率：66％，FOM：20。实施例2-8实施例2-8与实施例1为不同Sm含量Ba1-xSmx(Zr0.1Ti0.9)O3，其预烧温度、烧结温度、烧结时间与介电性能详见表1，其余制备过程与实施例1完全相同。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】
一种钡基钙钛矿结构的陶瓷电介质材料，其化学式为Ba1‑xSmx(Zr0.1Ti0.9)O3，其中0＜x≤0.003。该钡基钙钛矿结构的陶瓷电介质材料的制备方法，具体实施步骤如下：(1)分别将BaCO3、Sm2O3、TiO2、ZrO2按化学计量式Ba1‑xSmx(Zr0.1Ti0.9)O3，其中0＜x≤0.003进行配料，将粉料放入球磨罐中，加入无水乙醇和锆球后，球磨2～9小时；(2)将步骤(1)球磨后的粉料放入干燥箱中，于80～120℃烘干，然后过40目筛；(3)将过筛后的粉料放入氧化铝坩埚后置于中温炉中，于1050～1250℃预烧，保温2～6小时；(4)将步骤(3)预烧后的原料，放入球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇，球磨8～14小时，烘干后过筛，再用粉末压片机以1～6MPa的压力压制成坯体；(5)将步骤(4)的坯体于1200℃～1300℃烧结，保温2～8小时，制成钡基钙钛矿结构的陶瓷电介质材料。

【技术特征摘要】
1.一种钡基钙钛矿结构的陶瓷电介质材料，其化学式为Ba1-xSmx(Zr0.1Ti0.9)O3，其中0＜x≤0.003。该钡基钙钛矿结构的陶瓷电介质材料的制备方法，具体实施步骤如下：(1)分别将BaCO3、Sm2O3、TiO2、ZrO2按化学计量式Ba1-xSmx(Zr0.1Ti0.9)O3，其中0＜x≤0.003进行配料，将粉料放入球磨罐中，加入无水乙醇和锆球后，球磨2～9小时；(2)将步骤(1)球磨后的粉料放入干燥箱中，于80～120℃烘干，然后过40目筛；(3)将过筛后的粉料放入氧化铝坩埚后置于中温炉中，于1050～1250℃预烧，保温2～6小时；(4)将步骤(3)预烧后的原料，放入球磨罐中，加入氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玲霞，孙正，于仕辉，郑浩然，乔坚栗，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12