一种阴离子取代低温烧结锂镁钛系微波介质陶瓷制造技术

本发明专利技术属于陶瓷材料技术领域，公开了一种阴离子取代低温烧结锂镁钛系微波介质陶瓷及其制备方法，其化学式为Li2Mg3Ti(O1‑x/2Fx)6，0.06≤x≤0.12；是将Li2CO3、MgO、TiO2、LiF按比例配料；一次球磨后烘干、过筛，在一定温度下煅烧得到预烧粉末；预烧粉末二次球磨后烘干、过筛，进行造粒，过筛后压制成坯体；坯体在一定温度下烧结，保温后降至室温得到。本发明专利技术采用传统固相法，通过F

An Anionic Substitution Low Temperature Sintered Lithium Magnesium Titanium Microwave Dielectric Ceramics

The invention belongs to the technical field of ceramic materials, and discloses an anion-substituted low-temperature sintered lithium-magnesium-titanium microwave dielectric ceramics and a preparation method thereof. Its chemical formula is Li2Mg3Ti (O1_x/2Fx) 6, 0.06 < x < 0.12; Li2CO3, MgO, titanium dioxide and LiF are proportionally proportioned; the pre-fired powder is obtained by drying and sieving after one-ball milling, and calcining at a certain temperature; the pre-fired powder is second ball milling and then baking. Dry and sieving, granulation, sieving and pressing into green body; green body sintered at a certain temperature, after heat preservation, to room temperature. The invention adopts the traditional solid phase method and passes through F.

【技术实现步骤摘要】
一种阴离子取代低温烧结锂镁钛系微波介质陶瓷
本专利技术属于陶瓷材料
，具体来说，涉及一种以成分为特征的陶瓷组合物及其制备方法，特别是一种新型低温烧结锂镁钛（Li2Mg3TiO6）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。以低温共烧陶瓷（low-temperatureco-firedceramic,LTCC）技术为基础的多层结构设计可有效减小器件体积，是实现元器件向小型化、集成化以及模块化的重要途径。LTCC技术采用多层结构，要求微波介质材料能与高导电率和廉价的银电极（961℃）实现共烧。因此，要求对于使用在微波元器件上的微波介质材料的烧结温度要在950℃以下。添加低熔点氧化物或玻璃烧结助剂以降低微波介质材料的烧结温度是最常见的一种降低烧结温度的方法。Li2Mg3TiO6系微波介质陶瓷是近来刚开发的新型微波介质陶瓷，其具有良好的微波介电性能，介电常数为15.2，品质因数为152000GHz，谐振频率温度系数为-39ppm/℃，但是烧结温度为1280℃，其较高的烧结温度导致其不能运用于LTCC技术中。目前对Li2Mg3TiO6系微波介质陶瓷低温烧结的制备方法研究较少。
技术实现思路
本专利技术要解决的是克服Li2Mg3TiO6系微波介质陶瓷烧结温度过高、不能运用于LTCC技术中的问题，提出一种阴离子取代低温烧结锂镁钛系微波介质陶瓷，以Li2CO3、MgO、TiO2、LiF为主要原料，采用传统固相法，通过F-离子对O2-离子的取代，有效降低锂镁钛陶瓷的预烧温度和烧结温度，制备出低温烧结的Li2Mg3TiO6系微波介质陶瓷，同时保持其优异的微波介电性能，能够满足其在LTCC技术的应用。为了解决上述的技术问题，本专利技术通过以下的技术方案予以实现：一种阴离子取代低温烧结锂镁钛系微波介质陶瓷，其化学式为Li2Mg3Ti(O1-x/2Fx)6，0.06≤x≤0.12。进一步地，由Li2CO3、MgO、TiO2、LiF原料制得。进一步地，x=0.06，0.08，0.1或0.12。一种上述阴离子取代低温烧结锂镁钛系微波介质陶瓷的制备方法，该方法按照以下步骤进行：（1）将Li2CO3、MgO、TiO2、LiF原料，按照化学式Li2Mg3Ti(O1-x/2Fx)6，0.06≤x≤0.12进行配料；将所得配料、去离子水、磨球按照3:18:15的质量比在球磨机上一次球磨4-8小时；（2）将步骤（1）所得混合配料烘干、过40目筛，得到颗粒均匀的混合粉末；（3）将步骤（2）所得混合粉末在650-700℃温度下煅烧4-6小时，得到预烧粉末；（4）将步骤（3）所得预烧粉末、去离子水、磨球按照3:18:15的质量比在球磨机上二次球磨6-8小时；（5）将步骤（4）所得粉末烘干、过40目筛后，加入占其质量比6-8wt%的石蜡作为粘合剂进行造粒，过80目筛之后压制成坯体；（6）将步骤（5）所得坯体在900-975℃温度下烧结，保温4-6小时，得到低温烧结锂镁钛系微波介质陶瓷。进一步地，步骤（1）中的球磨时间为8小时。进一步地，步骤（3）中的煅烧温度为700℃，煅烧时间为4小时。进一步地，步骤（4）中的球磨时间为8小时。进一步地，步骤（1）和步骤（4）中的球磨机的转速均为250转/分。进一步地，步骤（5）中压制成坯体的工作压强为3MPa，坯体规格为Φ10mm×5mm。进一步地，步骤（6）中的烧结温度为950℃，保温时间为6小时。本专利技术的有益效果是：本专利技术采用不同量的阴离子F-对Li2Mg3TiO6陶瓷中O2-离子进行置换，有效地降低了锂镁钛陶瓷的预烧温度和烧结温度，原料在650-700℃温度下进行预烧，在烧结温度区间900-975℃即取得良好的的介电性能。同时，当采用8%mol的F-取代O2-时，有效地将锂镁钛陶瓷的预烧温度从1000℃降低至700℃，烧结温度从1350℃降低至950℃，并且介电常数为14.571，品质因数92450GHz，谐振频率温度系数为-32.91ppm/℃，不仅降低了锂镁钛陶瓷的烧结温度，而且降低了其预烧温度，可以适用于LTCC技术。此外，本专利技术制备工艺简单，原料价格低廉，过程环保，是一种应用前途较好的微波介质材料。具体实施方式下面通过具体的实施例对本专利技术作进一步的详细描述：以下实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。本专利技术采用纯度大于99%的化学原料Li2CO3、MgO、TiO2、LiF制备新型的低温烧结锂镁钛陶瓷。本专利技术将Li2CO3、MgO、TiO2、LiF原料按化学式按Li2Mg3Ti(O1-x/2Fx)6，（0.06≤x≤0.12）进行配料，用料:去离子水:磨球=3:18:15的比例加入聚酯罐中，球磨4-8小时；将球磨后的原料置于红外干燥箱中烘干，过40目筛，再于650-700℃煅烧4-6小时；再将煅烧后的粉料、去离子水和锆球按照3:18:15的质量比放入聚酯罐中，球磨6-8小时后烘干；再在烘干后的陶瓷粉料中外加重量百分比为6~8%的石蜡粘合剂进行造粒，过80目筛后，用粉末压片机于4MPa的压力下将粉末压成直径为10mm，厚度为5mm的生坯；将生坯在900-975℃烧结，保温4-6小时，制得低温烧结锂镁钛系微波介质陶瓷；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。实施例1：1.依照微波介质陶瓷组分Li2Mg3Ti(O0.97F0.06)6，称Li2CO3-6.7147g、MgO-13.3997g、TiO2-8.8508g，LiF-1.0349g配料，共30g；混合粉料加入聚酯罐中，加入180ml去离子水和150g锆球后，在行星式球磨机上球磨4小时，球磨机转速为250转/分；2.将球磨后的原料置于干燥箱中，于烘箱烘干并过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；3.将粉料于700℃煅烧4小时；4.将煅烧后的粉料、去离子水和锆球按照3:18:15的质量比放入聚酯罐中，二次球磨6小时，出料后烘干，过40目筛；然后加入占粉料重量百分比为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4MPa的压力压成直径为10mm，厚度为5mm的坯体；5.将坯体于900℃烧结，保温4小时，制得低温烧结锂镁钛系微波介质陶瓷；最后，通过网络分析仪及相关测试夹具测试所得制品微波特性。实施例2:1.依照微波介质陶瓷组分Li2Mg3Ti(O0.96F0.08)6，称Li2CO3-6.2539g、MgO-13.4654g、TiO2-8.8942g，LiF-1.3866g配料，共30g；混合粉料加入聚酯罐中，加入180ml去离子水和150g锆球后，在行星式球磨机上球磨8小时，球磨机转速为250转/分；2.将球磨后的原料置于干燥箱中，于烘箱烘干并过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；3.将粉料于700℃煅烧4小时；4.将煅烧后的粉料、去离子水和锆球按照3:18:15的质量比放入聚酯罐中，二次球磨8小时，出料后烘干，过40目筛；然后加入占粉料重量百分比为7%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4MPa的压力压成直径为10mm，厚度为5mm的坯体；5.将坯体于900℃烧结，保温6小时，制得低本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种阴离子取代低温烧结锂镁钛系微波介质陶瓷，其特征在于，其化学式为Li2Mg3Ti(O1‑x/2Fx)6，0.06≤x≤0.12。

【技术特征摘要】
1.一种阴离子取代低温烧结锂镁钛系微波介质陶瓷，其特征在于，其化学式为Li2Mg3Ti(O1-x/2Fx)6，0.06≤x≤0.12。2.根据权利要求1所述的一种阴离子取代低温烧结锂镁钛系微波介质陶瓷，其特征在于，由Li2CO3、MgO、TiO2、LiF原料制得。3.根据权利要求1所述的一种阴离子取代低温烧结锂镁钛系微波介质陶瓷，其特征在于，x=0.06，0.08，0.1或0.12。4.一种如权利要求1-3中任一项所述阴离子取代低温烧结锂镁钛系微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于，该方法按照以下步骤进行：（1）将Li2CO3、MgO、TiO2、LiF原料，按照化学式Li2Mg3Ti(O1-x/2Fx)6，0.06≤x≤0.12进行配料；将所得配料、去离子水、磨球按照3:18:15的质量比在球磨机上一次球磨4-8小时；（2）将步骤（1）所得混合配料烘干、过40目筛，得到颗粒均匀的混合粉末；（3）将步骤（2）所得混合粉末在650-700℃温度下煅烧4-6小时，得到预烧粉末；（4）将步骤（3）所得预烧粉末、去离子水、磨球按照3:18:15的质量比在球磨机上二次球磨6-8小时；（5）将步骤（4）所得粉末烘干、过40目筛后...

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