一种ZHTS微波介质陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种ZHTS微波介质陶瓷及其制备方法，所述ZHTS微波介质陶瓷具有式(I)所示的通式：ZrxHfyTi2SnzO8+2x+2y+2z；其中，0≤y≤0.03，0≤z≤0.5，x+y+z＝1。与现有技术相比，本发明专利技术提供的ZHTS微波介质陶瓷以上述特定通式的复合氧化物为主体材料，通过调整Zr、Hf、Sn的含量可以实现介电常数在40左右，频率温度系数的连续可调；并且，Hf部分替换Zr活化晶格结构，提升Qf值；该ZHTS微波介质陶瓷结构稳定，具有特定的介电常数和较高的Qf值，同时谐振频率温度系数连续可调。实验结果表明，本发明专利技术提供的ZHTS微波介质陶瓷的介电常数在38～43之间，Qf＞51500GHz，可高达68600GHz，相比于同介电常数的其他体系微波介质陶瓷，本体系Qf值大，介电损耗低；同时，谐振频率温度系数在‑10.9ppm/℃～+23ppm/℃之间连续可调。

A ZHTS Microwave Dielectric Ceramics and Its Preparation Method

The invention provides a ZHTS microwave dielectric ceramics and a preparation method thereof. The ZHTS microwave dielectric ceramics have the general formula shown in formula (I): ZrxHfyTi2SnzO8+2x+2y+2z; where 0 < y < 0.03, 0 < Z < 0.5, x + y + Z = 1. Compared with the existing technology, the ZHTS microwave dielectric ceramics provided by the invention take the above-mentioned specific general composite oxides as the main material, and by adjusting the contents of Zr, Hf and Sn, the dielectric constant can be about 40, and the frequency and temperature coefficient can be continuously adjusted; moreover, the Hf partially replaces the Zr activated lattice structure and enhances the Qf value; the ZHTS microwave dielectric ceramics have stable structure and specific dielectrics. Constants and higher Qf values, while the temperature coefficient of resonant frequency is continuously adjustable. The experimental results show that the dielectric constant of the ZHTS microwave dielectric ceramics provided by the invention is between 38 and 43, Qf > 51500 GHz, and can reach 68600 GHz. Compared with other microwave dielectric ceramics with the same dielectric constant, the bulk system has higher Qf value and lower dielectric loss. Meanwhile, the resonant frequency temperature coefficient can be continuously adjusted between 10.9 ppm /(?) and ~+23 ppm /(?).

【技术实现步骤摘要】
一种ZHTS微波介质陶瓷及其制备方法
本专利技术涉及微波介质陶瓷
，更具体地说，是涉及一种ZHTS微波介质陶瓷及其制备方法。
技术介绍
移动通信技术将迈入第五代移动通信(5G)的发展阶段，5G要满足人们超高流量密度、超高连接数密度、超高移动性的需求，能够为用户提供高清视频、虚拟现实、增强现实、云桌面、在线游戏等极致业务体验。5G将与工业设施、医疗仪器、交通工具等深度融合，全面实现“万物互联”。这将带来数据流量的千倍增长，千亿设备连接和多样化的业务需求，并将对5G系统设计提出严峻挑战，必须大幅提升频谱效率。采用微波介质陶瓷制作的各种频率选择器件因优异的性能成为提升频谱效率的必由之路。介电常数40左右的微波介质陶瓷介电常数适中，损耗低得到了广泛的研究。目前，研究较多的Ba[(Zn,Co)1/3Nb2/3]O3体系原材料成本高且制作难度大，BaTi4O9–BaZn2Ti4O11体系陶瓷强度低，SrTiO3–LaAlO3体系烧结温度高且陶瓷强度不高，CaTiO3–LaAlO3体系损耗大。因此，开发一种介电常数40左右，损耗低，温漂连续可调，低成本，高可靠性的微波介质陶瓷具有较大的科研和市场价值。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种ZHTS微波介质陶瓷及其制备方法，本专利技术提供的ZHTS微波介质陶瓷介电常数在40左右，介电损耗低，同时谐振频率温度系数连续可调。本专利技术提供了一种ZHTS微波介质陶瓷，具有式(I)所示的通式：ZrxHfyTi2SnzO8+2x+2y+2z式(I)；式(I)中，0≤y≤0.03，0≤z≤0.5，x+y+z＝1。优选的，还包括：添加剂；所述添加剂由质量比为(35～45)：(15～25)：(15～30)：(5～20)：(1～10)的SiO2、B2O3、La2O3、ZnO和MgO制备而成。优选的，所述添加剂的制备方法具体为：将SiO2、B2O3、La2O3、ZnO和MgO混合后球磨，再在1200℃～1300℃下熔融10min～30min，分离后破碎、过筛，得到添加剂。本专利技术还提供了一种上述技术方案所述的ZHTS微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：a)将ZrO2、HfO2、TiO2和SnO2混合后，进行第一次研磨处理，再经预烧结，得到预烧料；然后将得到的预烧料进行第二次研磨处理，得到粉料；b)在步骤a)得到的粉料中加入粘合剂进行造粒成型，得到陶瓷生坯；再将得到的陶瓷生坯进行烧结，得到ZHTS微波介质陶瓷。优选的，步骤a)中所述第一次研磨处理的过程具体为：将混合后的原料及锆球、水以1：(3～4)：(2～3)的质量比混合，在200r/min～300r/min的转速下球磨3h～5h，然后在80℃～150℃下烘干，得到第一次研磨处理后的混料。优选的，步骤a)中所述预烧结的温度为950℃～1150℃，升温速率为3℃/min～8℃/min，保温时间为3h～4h。优选的，步骤b)中所述粘合剂为质量百分含量为6％～8％的聚乙烯醇水溶液；所述粉料与粘合剂的质量比为100：(15～25)。优选的，步骤b)中所述造粒成型的过程具体为：在所述微波介质陶瓷粉料中加入粘合剂，造粒研磨0.5h～1.5h，过70目～90目筛，再将得到的粉料在80MPa～120MPa的压力下压制成型，得到陶瓷生坯。优选的，步骤b)中所述烧结的温度为1200℃～1400℃，升温速率为3℃/min～8℃/min，保温时间为2h～4h。优选的，所述步骤a)还包括：将得到的预烧料与添加剂混合后，再进行第二次研磨处理，得到粉料。本专利技术提供了一种ZHTS微波介质陶瓷及其制备方法，所述ZHTS微波介质陶瓷具有式(I)所示的通式：ZrxHfyTi2SnzO8+2x+2y+2z；其中，0≤y≤0.03，0≤z≤0.5，x+y+z＝1。与现有技术相比，本专利技术提供的ZHTS微波介质陶瓷以上述特定通式的复合氧化物为主体材料，通过调整Zr、Hf、Sn的含量可以实现介电常数在40左右，频率温度系数的连续可调；并且，Hf部分替换Zr活化晶格结构，提升Qf值；该ZHTS微波介质陶瓷结构稳定，具有特定的介电常数和较高的Qf值，同时谐振频率温度系数连续可调。实验结果表明，本专利技术提供的ZHTS微波介质陶瓷的介电常数在38～43之间，Qf＞51500GHz，可高达68600GHz，相比于同介电常数的其他体系微波介质陶瓷，本体系Qf值大，介电损耗低；同时，谐振频率温度系数在-10.9ppm/℃～+23ppm/℃之间连续可调。另外，本专利技术提供的制备方法工艺简单，烧结温度低，成本低，且符合环保要求，无毒、对环境无污染，适宜大规模的产业化，具有十分广阔的发展前景。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种ZHTS微波介质陶瓷，具有式(I)所示的通式：ZrxHfyTi2SnzO8+2x+2y+2z式(I)；式(I)中，0≤y≤0.03，0≤z≤0.5，x+y+z＝1。在本专利技术中，0.47≤x≤1，优选为0.485≤x≤0.985；在本专利技术优选的实施例中，x的取值分别为0.485、0.575、0.65、0.665、0.68、0.755、0.845、0.985。在本专利技术中，0≤y≤0.03，优选为y＝0.015。在本专利技术中，0≤z≤0.5；在本专利技术优选的实施例中，z的取值分别为0、0.14、0.23、0.32、0.41、0.5。在本专利技术中，所述ZHTS微波介质陶瓷由上述化学计量比的ZrO2、HfO2、TiO2和SnO2复合而成；本专利技术提供的ZHTS微波介质陶瓷以上述特定通式的复合氧化物为主体材料，通过调整Zr、Hf、Sn的含量可以实现介电常数在40左右，频率温度系数的连续可调；并且，Hf部分替换Zr活化晶格结构，提升Qf值；该ZHTS微波介质陶瓷结构稳定，具有特定的介电常数和较高的Qf值，同时谐振频率温度系数连续可调。在本专利技术中，所述ZHTS微波介质陶瓷优选还包括：添加剂。在本专利技术中，所述添加剂优选由质量比为(35～45)：(15～25)：(15～30)：(5～20)：(1～10)的SiO2、B2O3、La2O3、ZnO和MgO制备而成，更优选由质量比为40：18：25：15：2的SiO2、B2O3、La2O3、ZnO和MgO制备而成。在本专利技术中，所述添加剂的制备方法优选具体为：将SiO2、B2O3、La2O3、ZnO和MgO混合后球磨，再在1200℃～1300℃下熔融10min～30min，分离后破碎、过筛，得到添加剂；更优选为：将SiO2、B2O3、La2O3、ZnO和MgO混合后球磨，再在1250℃下熔融20min，分离后破碎、过筛，得到添加剂。本专利技术对所述球磨的设备没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的球磨机即可。在本专利技术中，所述球磨的时间优选为20h～30h，更优选为24h。在本专利技术中，所述分离的方式优选为用水进行萃取分离，本专利技术对此没有特殊限制。本专利技术对所述破碎的过程没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的破碎方法即可。在本专利技术中，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种ZHTS微波介质陶瓷，具有式(I)所示的通式：ZrxHfyTi2SnzO8+2x+2y+2z   式(I)；式(I)中，0≤y≤0.03，0≤z≤0.5，x+y+z＝1。

【技术特征摘要】
1.一种ZHTS微波介质陶瓷，具有式(I)所示的通式：ZrxHfyTi2SnzO8+2x+2y+2z式(I)；式(I)中，0≤y≤0.03，0≤z≤0.5，x+y+z＝1。2.根据权利要求1所述的ZHTS微波介质陶瓷，其特征在于，还包括：添加剂；所述添加剂由质量比为(35～45)：(15～25)：(15～30)：(5～20)：(1～10)的SiO2、B2O3、La2O3、ZnO和MgO制备而成。3.根据权利要求2所述的微波介质陶瓷，其特征在于，所述添加剂的制备方法具体为：将SiO2、B2O3、La2O3、ZnO和MgO混合后球磨，再在1200℃～1300℃下熔融10min～30min，分离后破碎、过筛，得到添加剂。4.一种权利要求1所述的ZHTS微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：a)将ZrO2、HfO2、TiO2和SnO2混合后，进行第一次研磨处理，再经预烧结，得到预烧料；然后将得到的预烧料进行第二次研磨处理，得到粉料；b)在步骤a)得到的粉料中加入粘合剂进行造粒成型，得到陶瓷生坯；再将得到的陶瓷生坯进行烧结，得到ZHTS微波介质陶瓷。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中所述第一次研磨处理的过程具体...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷旺，吕开明，吴悦广，马才兵，
申请(专利权)人：广东国华新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44