一种施主掺杂中介电常数微波介质陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种施主掺杂中介电常数微波介质陶瓷及其制备方法，合成物表达式为：Li2ZnTi3‑xNbxO8+x/2，其中x＝0.01～0.05。先将Li2CO3、ZnO、Nb2O5、TiO2按化学计量式进行配料，经球磨、烘干、过筛后，于925℃煅烧；再经造粒、压制成坯体，坯体于1080℃～1120℃烧结，制成微波介质陶瓷。本发明专利技术通过施主元素部分取代Ti

【技术实现步骤摘要】
一种施主掺杂中介电常数微波介质陶瓷及其制备方法
本专利技术属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，尤其涉及一种施主掺杂高性能微波介质陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
近年来微波技术迅猛发展，以手机、微信通信、GPS等为代表微波通讯产品已经深入到我们每个人的身边。微波通讯的发展离不开作为核心器件的滤波器。因而研发损耗低，频率特性好，性能稳定可靠，是具有自主知识产权的滤波器成为研究的热点。作为滤波器的一种—介质谐振滤波器，电磁波谐振就发生在介质材料内部，由于其所使用的陶瓷介质材料低损耗，小温度漂移，高介电常数、等不可比拟的优点，使得介质滤波器逐步取代金属腔滤波器在移动基站、卫星通讯等领域得到广泛采用。介质滤波器的核心是陶瓷介质材料，微波介质陶瓷材料的性能成为制约介质滤波器性能的关键之一。本专利技术基于传统固相法制备工艺，通过简单的施主元素的引入，提升了体系的品质因数，制备出中温烧结、中介电常数、高Q值、谐振频率温度系数近零的Li2ZnTi3O8基陶瓷体系。最终获得的Li2ZnTi3-xNbxO8+x/2(x＝0.01～0.05)，烧结温度为1100℃，介电常数为25～26，品质因数(Qf)为74000～81000GHz，谐振频率温度系数为-7～-9ppm/℃。
技术实现思路
本专利技术的目的，是提供一种化学构成为Li2ZnTi3-xNbxO8+x/2(x＝0.01～0.05)，中温烧结、中介电常数、高Q值的施主掺杂中介电常数微波介质陶瓷材料，有望应用于5G移动通讯。本专利技术通过如下技术方案予以实现。一种施主掺杂中介电常数微波介质陶瓷，合成物表达式为：Li2ZnTi3-xNbxO8+x/2，其中x＝0.01～0.05。上述施主掺杂中介电常数微波介质陶瓷的制备方法，具体实施步骤如下：(1)将Li2CO3、ZnO、Nb2O5、TiO2按化学计量式Li2ZnTi3-xNbxO8+x/2其中x＝0.01～0.05进行配料；将粉料放入聚酯罐中，加入去离子水或无水乙醇和氧化锆球后，球磨6小时；(2)将步骤(1)球磨后的原料放入红外干燥箱中，于80～120℃烘干，然后过40目筛；(3)将过筛后的粉料放入中温马弗炉中，于925℃煅烧4小时；(4)在步骤(3)煅烧后的粉料中外加质量百分比含量为0.9％～1.1％的聚乙烯醇作为粘合剂进行造粒，将混合后的粉料放入球磨罐中，加入氧化锆球或无水乙醇，球磨12小时后烘干过80目筛，再用粉末压片机压制成坯体；(5)将步骤(4)的坯体于1080℃～1120℃烧结，保温6小时，制成Li2ZnTi3-xNbxO8+x/2其中x＝0.01～0.05微波介质陶瓷。所述步骤(1)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)的粉料与无水乙醇或氧化锆球的质量比为1：10：6。所述步骤(4)的生坯直径为10mm，厚度为4-6mm。所述步骤(4)的粉末压片机的压力为200MPa。所述步骤(5)的烧结温度为1100℃。本专利技术通过施主元素部分取代Ti4+，制备出了一种新型的微波介质陶瓷材料Li2ZnTi3-xNbxO8+x/2(x＝0.01～0.05)。其介电常数为24～26，品质因数Qf值为74000GHz～81000GHz，谐振频率温度系数τf为-7ppm/℃～-9ppm/℃。该体系制备方法制备工艺简单，采用中温烧结，节约时间成本和能源成本，应用前景广泛。具体实施方式本专利技术以Li2CO3(Ar)、ZnO(PT)、Nb2O5(Ar)、TiO2(Ar)为初始原料，通过简单固相合成法制备微波介质陶瓷。实施方案如下：1.将Li2CO3、ZnO、Nb2O5、TiO2按化学计量式Li2ZnTi3-xNbxO8+x/2(x＝0.01～0.05)进行配料。将15g粉料放入聚酯罐中，加入250ml去离子水(或无水乙醇)、150g氧化锆球后，在行星式球磨机上球磨6小时，球磨机转速为400转/分；2.将球磨后的粉料置于干燥箱中，于100℃烘干后过40目筛；3.将烘干过筛后的粉料放入中温炉中，于900℃预烧，保温4小时；4.在步骤(3)预烧后的粉料中外加质量百分比含量为0.9％～1.1％的聚乙烯醇作为粘合剂进行造粒，将混合后的粉料放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水(或无水乙醇)，球磨12小时，烘干后过80目筛，再用粉末压片机以200MPa的压力压制成坯体，坯体直径为10mm，厚度为4-6mm；5.将坯体在1080℃～1120℃烧结，保温6小时，制成Li2ZnTi3-xNbxO8+x/2(x＝0.01～0.05)微波介质陶瓷。通过网络分析仪测试所得制品的微波介电性能。本专利技术具体实施例的相关工艺参数及其微波介电性能详见表1。表1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】
1.一种施主掺杂中介电常数微波介质陶瓷，合成物表达式为：Li2ZnTi3‑xNbxO8+x/2，其中x＝0.01～0.05。上述施主掺杂中介电常数微波介质陶瓷的制备方法，具体实施步骤如下：(1)将Li2CO3、ZnO、Nb2O5、TiO2按化学计量式Li2ZnTi3‑xNbxO8+x/2其中x＝0.01～0.05进行配料；将粉料放入聚酯罐中，加入去离子水或无水乙醇和氧化锆球后，球磨6小时；(2)将步骤(1)球磨后的原料放入红外干燥箱中，于80～120℃烘干，然后过40目筛；(3)将过筛后的粉料放入中温马弗炉中，于925℃煅烧4小时；(4)在步骤(3)煅烧后的粉料中外加质量百分比含量为0.9％～1.1％的聚乙烯醇作为粘合剂进行造粒，将混合后的粉料放入球磨罐中，加入氧化锆球或无水乙醇，球磨12小时后烘干过80目筛，再用粉末压片机压制成坯体；(5)将步骤(4)的坯体于1080℃～1120℃烧结，保温6小时，制成Li2ZnTi3‑xNbxO8+x/2其中x＝0.01～0.05微波介质陶瓷。

【技术特征摘要】
1.一种施主掺杂中介电常数微波介质陶瓷，合成物表达式为：Li2ZnTi3-xNbxO8+x/2，其中x＝0.01～0.05。上述施主掺杂中介电常数微波介质陶瓷的制备方法，具体实施步骤如下：(1)将Li2CO3、ZnO、Nb2O5、TiO2按化学计量式Li2ZnTi3-xNbxO8+x/2其中x＝0.01～0.05进行配料；将粉料放入聚酯罐中，加入去离子水或无水乙醇和氧化锆球后，球磨6小时；(2)将步骤(1)球磨后的原料放入红外干燥箱中，于80～120℃烘干，然后过40目筛；(3)将过筛后的粉料放入中温马弗炉中，于925℃煅烧4小时；(4)在步骤(3)煅烧后的粉料中外加质量百分比含量为0.9％～1.1％的聚乙烯醇作为粘合剂进行造粒，将混合后的粉料放入球磨罐中，加入氧化锆球或无水乙醇，球磨12小时后烘干过80目筛，再用粉末压片机压制成坯体；(5)将步骤(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玲霞，张博文，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12