一种高介电常数低介电损耗钛酸锶陶瓷制造技术

本发明专利技术公开一种高介电常数、低介电损耗钛酸锶（SrTiO3）陶瓷的制备方法，其主要技术方案是：首先以SrCO3、TiO2和Nb2O5为原料，按按化学式SrTi(1‑1.25

A dielectric ceramics with low dielectric loss and high dielectric constant

The invention discloses a preparation method of high dielectric constant and low dielectric loss strontium titanate (SrTiO3) ceramics. The main technical scheme is as follows: first, SrCO3, TiO2 and Nb2O5 are used as raw materials, according to chemical SrTi (1) 1.25

【技术实现步骤摘要】
一种高介电常数低介电损耗钛酸锶陶瓷
本专利技术涉及一种高介电常数低介电损耗钛酸锶（SrTiO3）陶瓷，属于微波介质材料领域，可用于通讯、雷达、电子等领域。
技术介绍
近年来，随着微波通讯技术发展越来越快，对微波介质材料提出越来越高的要求。一般而言，微波介质材料必须具有高的介电常数（εr）,高的Q×f值和近零频率温度系数（τf）。钛酸锶陶瓷具有很高的介电常数εr（~300）和很大的正温度系数τf≈+1100ppm/℃，可与一些低介电常数、负温度系数的材料复合，获得性能优良的微波介质材料。如Huang等采用SrTiO3与负频率温度系数（τf≈-42×10-6/℃）的Nd(Zn1/2Ti1/2)O3复合，得到介电常数为54.2，Q×f值为84,000GHz，温度系数τf≈0×10-6/℃的(1−x)Nd(Zn1/2Ti1/2)O3–xSrTiO3复合陶瓷（x=0.52时）；Wang等发现在xSrTiO3–(1-x)Ca(Mg1/3Nb2/3)O3体系中，当x=0.3时的复合陶瓷的介电常数(εr)为46，Q×f值为29,300GHz，τf≈-2×10-6/℃；GONG等也曾报道当x=0.02时，(1-x)MgSn0.05Ti0.95O3-xSrTiO3复合陶瓷材料有非常优良的介电性能（εr=19.32，Q×f值为193.527THz，τf=2×10-6/℃）。不过，由于钛酸锶陶瓷介电损耗较大，Q×f值不高（~1000GHz），对其与其它材料复合后的介电损耗的进一步降低可有产生不利影响。因此降低钛酸锶陶瓷的介电损耗、提高其自身Q×f值很有必要。对钛酸锶陶瓷进行适当的掺杂是一种提高其Q×f值的常见方法，但掺杂物质或掺杂方式选择不当时，往往会导致介电常数下降，这同样不利于钛酸锶陶瓷的应用。因此，如何在介电常数不明显下降基础上提高钛酸锶陶瓷的Q×f值，是一项紧迫且有重大意义的课题。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种制备高介电常数、低介电损耗钛酸锶陶瓷的方法，解决现有技术中钛酸锶陶瓷中介电损耗（tanδ）较高、Q×f值较低的问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：首先以SrCO3、TiO2和Nb2O5为原料，按一定配比配好后，经湿法球磨混合、干燥后得到混合料，将混合料置于电炉中，在一定温度下煅烧适当时间后取出，再经湿法球磨、干燥过筛后即可得到细的钛酸锶陶瓷粉体；将所得粉体干压成型后，置于高温电炉中于1420-1480℃的条件下烧结2-3h得到所需的钛酸锶陶瓷。在该技术方案中，SrCO3、TiO2和Nb2O5的用量配比按化学式SrTi(1-1.25x)NbxO3计算，其中x取值为0.002-0.005。混合时球磨介质为氧化锆球和水，球：水：料为2：2：1，混合时间为20-30h。混合料烘干温度为80-120℃，煅烧温度为1100-1200℃，煅烧时间为2-5h。煅烧好的钛酸锶粉体重新球磨时的球磨介质为氧化锆球和水，球：水：料为3：2：1，球磨时间为20-30h，球磨后粉料烘干温度为80-120℃，烘干后的粉料过筛目数为40目。干压成型的压力为100-150MPa，坯体烧结温度为1420-1480oC，保温时间为2-3h。本专利技术所获得的钛酸锶陶瓷具有优良的介电性能，其中介电常数可维持在296-303，不会随着Nb2O5掺杂量的变化而明显下降，而Q×f值则随着Nb2O5掺杂量的增加而逐步提高，最高时接近7000GHz，远高于普通钛酸锶陶瓷的1000GHz左右。本专利技术工艺简单，易于规模化生产，具有很高的实用价值。附图说明图1是本专利技术所获Nb2O5掺杂钛酸锶陶瓷样品的介电性能。图1用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，不构成对本专利技术的限制。具体实施方式以下结合附图1对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解为，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1：一种高介电常数、低介电损耗钛酸锶陶瓷，它是通过以下方法制备而成的：以分析纯SrCO3、TiO2和Nb2O5为原料，按化学式SrTi(1-1.25x)NbxO3配比计算各原料用量（x分别取0、0.002、0.003、0.004、0.005），分置于5个球磨罐中，选用氧化锆球和去离子水为球磨介质，进行湿法球磨，球：水：料为2：2：1，混合时间为24h。粉料混合后取出，在100℃的烘箱中烘干，然后在1150℃下煅烧3h。将煅烧好的钛酸锶粉体取出，再分别装入6个球磨罐中球磨。球磨介质为氧化锆球和去离子水，球：水：料为3：2：1，球磨时间为24h。球磨后将粉料取出烘干，烘干温度为100℃，烘干后的粉料过40目筛，然后在100MPa的压力下干压成型成直径约16mm、高度约12mm的柱状样品，置于马弗炉中，在1450℃下保温4h。将烧制好的样品取出，利用Hakii-Coleman介质柱谐振法测试样品的介电性能，结果显示如图1所示：当Nb2O5的掺杂量对钛酸锶陶瓷的介电性能没有明显影响，而Q×f值随着Nb2O5的掺杂量逐步提高，当x=0.005时，，其Q×f值达到最高，为6953GHz，此时介电常数为296。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高介电常数、低介电损耗钛酸锶（SrTiO3）陶瓷，其基本工艺是：首先以SrCO3、TiO2和Nb2O5为原料，按一定配比配好后，经湿法球磨混合、干燥后得到干粉，将干粉置于电炉中在一定温度下煅烧适当时间后取出，再经湿法球磨、干燥过筛后即可得到细的钛酸锶陶瓷粉体；将粉体干压成型后，置于高温电炉中，在1420‑1480℃的条件下烧结2h得到所需的钛酸锶陶瓷。

【技术特征摘要】
1.一种高介电常数、低介电损耗钛酸锶（SrTiO3）陶瓷，其基本工艺是：首先以SrCO3、TiO2和Nb2O5为原料，按一定配比配好后，经湿法球磨混合、干燥后得到干粉，将干粉置于电炉中在一定温度下煅烧适当时间后取出，再经湿法球磨、干燥过筛后即可得到细的钛酸锶陶瓷粉体；将粉体干压成型后，置于高温电炉中，在1420-1480℃的条件下烧结2h得到所需的钛酸锶陶瓷。2.根据权利要求1所述一种高介电常数、低介电损耗钛酸锶（SrTiO3）陶瓷，其特征在于：在该技术方案中，SrCO3、TiO2和Nb2O5的用量配比按化学式SrTi(1-1.25x)NbxO3计算，其中x取值为0.002-0.005。3.根据权利要求1所述一种高介电常数、低介电损耗钛酸锶（SrTiO3）陶瓷，其特征在于：混合时球磨介质为氧化锆球和水，球：水：料为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李蔚，傅文平，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31