一种低损耗高强度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低损耗高强度微波介质陶瓷，其组成表达式为xCaTiO

A low loss and high strength microwave dielectric ceramics and its preparation method

The invention discloses a microwave dielectric ceramic with low loss and high strength, and the composition expression is xcatio

【技术实现步骤摘要】
一种低损耗高强度微波介质陶瓷及其制备方法
本专利技术属于电子陶瓷及其制备
，具体地，涉及一种低损耗高强度微波介质陶瓷及其制备方法。
技术介绍
微波介质陶瓷，是指应用于微波频段电路中作为介质材料完成一种或者多种功能的陶瓷，被广泛应用于现代通信中，远至卫星通信、卫星遥感装置，近至移动通信、GPS导航、电视电缆系统等，已成为现代人们生活中不可或缺的一部分。随着微波通信的快速发展，特别是面对即将到来的5G时代，已开发的微波介质材料损耗、温度稳定性以及加工强度方面都无法满足未来的应用需求，因此有必要开发合适介电常数、低损耗、高加工强度的微波介质材料。从微波介电性能的角度考虑，5G用微波介质陶瓷要求材料具有中介电常数、高品质因数和近零的谐振频率温度系数以及较高的加工强度。MTiO3-LnA1O3具有优异的微波性能和钙钛矿结构的可调性，所以近年来对该体系微波介质陶瓷的研究日益增多。但这类钙钛矿结构，微波介质陶瓷在谐振频率温度系数为零时，其介电常数为50，品质因数约为40000GHz左右，这对于现在的5G应用来说其介电常数过高，品质因数较低而且其加工强度也无法达到5G用微波介质陶瓷的标准。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种低损耗高强度微波介质陶瓷及其制备方法；该陶瓷材料介电常数中等，适用范围广，损耗低，谐振频率温度系数可调，其加工强度高。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种低损耗高强度微波介质陶瓷，该微波介质陶瓷的组成表达式为xCaTiO3-ySmAlO3-(1-x-y)CaSmAlTiO6，其中，x，y，(1-x-y)均代表摩尔比，x＝0.6，0≤y＜0.4。优选的，上述微波介质陶瓷的组成表达式中，0≤y＜0.35。本专利技术还提供了一种低损耗高强度微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)先将TiO2和CaCO3按照化学式CaTiO3中的对应元素的摩尔比配料，将TiO2和CaCO3混合后充分球磨，球磨后烘干、过筛，然后放入刚玉坩埚中进行焙烧，得到CaTiO3组合物；(2)将Sm2O3和Al2O3按照化学式SmAlO3中的对应元素的摩尔比配料，将Sm2O3和Al2O3混合后充分球磨，球磨后烘干、过筛，然后放入刚玉坩埚中进行焙烧，得到SmAlO3组合物；(3)将TiO2、CaCO3、Sm2O3、Al2O3按化学式CaSmAlTiO6中的对应元素的摩尔比配料，将TiO2、CaCO3、Sm2O3、Al2O3混合后充分球磨，球磨后烘干、过筛，然后放入刚玉坩埚中进行焙烧，得到化学式为CaSmAlTiO6的组合物；(4)将得到的CaTiO3组合物、SmAlO3组合物和CaSmAlTiO6组合物按照化学式xCaTiO3-ySmAlO3-(1-x-y)CaSmAlTiO6中的摩尔比配料，混合后充分球磨，球磨后烘干、造粒、过筛，将过筛后的颗粒压制成型，然后烧结得到该低损耗高强度微波介质陶瓷，其中，该化学式xCaTiO3-ySmAlO3-(1-x-y)CaSmAlTiO6中，x，y，(1-x-y)均代表摩尔比，x＝0.6，0≤y＜0.4。优选的，步骤(1)中的焙烧过程是在1000～1100℃下焙烧保温3～5h。优选的，步骤(2)中的的焙烧过程是在1000～1100℃下焙烧保温3～5h。优选的，步骤(3)中的的焙烧过程是在1000～1100℃下焙烧保温3～5h。优选的，步骤(4)中，过筛后的颗粒被压制成直径为10mm，高度为6mm的圆柱体。优选的，步骤(4)中的的烧结过程是在1400～1500℃下烧结4小时。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的微波介质陶瓷中，使用CaSmAlTiO6部分或全部取代SmAlO3，从而可以在降低介电常数的同时，提高温度稳定性，并且通过提高烧结温度，增加其加工强度；CaSmAlTiO6和SmAlO3两种物质的介电常数相近，而CaSmAlTiO6的谐振频率温度系数更加近零，而且CaSmAlTiO6的硬度更加高，通过CaSmAlTiO6部分或全部取代SmAlO3，并调整组分的配比可以得到介电常数为35左右，损耗低且谐振频率温度系数近零的高硬度陶瓷材料。本专利技术提供的微波介质陶瓷的相对介电常数为33-38，微波性能Qf＝44000-61000GHz，谐振频率温度系数可调，抗弯强度≥240MPa。具体实施方式下面对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。一种低损耗高强度微波介质陶瓷，该微波介质陶瓷的组成表达式为xCaTiO3-ySmAlO3-(1-x-y)CaSmAlTiO6，其中，x，y，(1-x-y)均代表摩尔比，x＝0.6，0≤y＜0.4。优选的，上述微波介质陶瓷的组成表达式中，0≤y＜0.35。本专利技术还提供了一种低损耗高强度微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)先将TiO2和CaCO3按照化学式CaTiO3中的对应元素的摩尔比配料，将TiO2和CaCO3混合后充分球磨，球磨后烘干、过筛，然后放入刚玉坩埚中进行焙烧，得到CaTiO3组合物；(2)将Sm2O3和Al2O3按照化学式SmAlO3中的对应元素的摩尔比配料，将Sm2O3和Al2O3混合后充分球磨，球磨后烘干、过筛，然后放入刚玉坩埚中进行焙烧，得到SmAlO3组合物；(3)将TiO2、CaCO3、Sm2O3、Al2O3按化学式CaSmAlTiO6中的对应元素的摩尔比配料，将TiO2、CaCO3、Sm2O3、Al2O3混合后充分球磨，球磨后烘干、过筛，然后放入刚玉坩埚中进行焙烧，得到化学式为CaSmAlTiO6的组合物；(4)将得到的CaTiO3组合物、SmAlO3组合物和CaSmAlTiO6组合物按照化学式xCaTiO3-ySmAlO3-(1-x-y)CaSmAlTiO6中的摩尔比配料，混合后充分球磨，球磨后烘干、造粒、过筛，将过筛后的颗粒压制成型，然后烧结得到该低损耗高强度微波介质陶瓷，其中，该化学式xCaTiO3-ySmAlO3-(1-x-y)CaSmAlTiO6中，x，y，(1-x-y)均代表摩尔比，x＝0.6，0≤y＜0.4。其中，步骤(1)中的焙烧过程是在1000～1100℃下焙烧保温3～5h。其中，步骤(2)中的的焙烧过程是在1000～1100℃下焙烧保温3～5h。其中，步骤(3)中的的焙烧过程是在1000～1100℃下焙烧保温3～5h。其中，步骤(4)中，过筛后的颗粒被压制成直径为10mm，高度为6mm的圆柱体。其中，步骤(4)中的的烧结过程是在1400～1500℃下烧结4小时。以下的实施例将对本专利技术作进一步的说明，但并不因此限制本专利技术。实施例1本实施例1的低损耗高强度微波介质陶瓷的制备方法，包括如下步骤：(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低损耗高强度微波介质陶瓷，其特征在于：其组成表达式为xCaTiO

【技术特征摘要】
1.一种低损耗高强度微波介质陶瓷，其特征在于：其组成表达式为xCaTiO3-ySmAlO3-(1-x-y)CaSmAlTiO6，其中，x，y，(1-x-y)均代表摩尔比，x＝0.6，0≤y＜0.4。


2.根据权利要求1所述的低损耗高强度微波介质陶瓷，其特征在于：微波介质陶瓷的组成表达式中，0≤y＜0.35。


3.一种低损耗高强度微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)先将TiO2和CaCO3按照化学式CaTiO3中的对应元素的摩尔比配料，将TiO2和CaCO3混合后充分球磨，球磨后烘干、过筛，然后放入刚玉坩埚中进行焙烧，得到CaTiO3组合物；
(2)将Sm2O3和Al2O3按照化学式SmAlO3中的对应元素的摩尔比配料，将Sm2O3和Al2O3混合后充分球磨，球磨后烘干、过筛，然后放入刚玉坩埚中进行焙烧，得到SmAlO3组合物；
(3)将TiO2、CaCO3、Sm2O3、Al2O3按化学式CaSmAlTiO6中的对应元素的摩尔比配料，将TiO2、CaCO3、Sm2O3、Al2O3混合后充分球磨，球磨后烘干、过筛，然后放入刚玉坩埚中进行焙烧，得到化学式为CaSmAlTiO6的组合物；
(4)将得到的CaTiO3组合物、SmAlO3组合物和CaSmAlTiO6组合物按照化...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉岸，王丹，王晓慧，
申请(专利权)人：无锡鑫圣慧龙纳米陶瓷技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32