一种中温烧结温度稳定型高Q值微波介质陶瓷制造技术

本发明专利技术公开了一种中温烧结温度稳定型高Q值微波介质陶瓷，先将MgO、TiO

A medium temperature sintering temperature stable high Q microwave dielectric ceramics

【技术实现步骤摘要】
一种中温烧结温度稳定型高Q值微波介质陶瓷
本专利技术属于一种以成分为特征的微波介质陶瓷组合物，特别涉及一种中温烧结温度稳定型高Q值微波介质陶瓷。
技术介绍
随着现代通信技术的不断发展，对通信系统的容量、信息传输速率及抗截获能力提出了更高的要求。高频信号具有更大的频带宽度和更强的抗干扰能力，因此提升通信系统的工作频率是解决上述问题的主要途径。基于微波介质陶瓷研发的元器件具有插损低，容量大、应用频率高、稳定性好等优点，是实现上述目标的重要一环。高性能微波介质陶瓷作为研发高品质微波器件的关键材料，已成为近年来最活跃的研究方向之一。其中，MgTiO3微波介质陶瓷是一种类钙钛矿结构的材料，在毫米波段具有高的品质因数(Qf～160,000GHz)，有利于提高微波器件的频率选择特性，抑制回路中的电子噪声，保持信号的完整性。然而，其存在温度稳定性差(τf～-50ppm/℃)，烧结温度过高(Ts≥1400℃)的缺点。微波器件需要在不同的环境温度下工作，当微波介质陶瓷τf值很大时，器件的中心谐振频率随着温度的变化将会有很大的漂移，导致器件不能正常的工作，一般要求材料的|τf|≤20ppm/℃，即微波介质陶瓷需要具有较小的谐振频率温度系数，这样才能确保所制备的器件具有高可靠性和高稳定性。当微波介质陶瓷烧结温度过高时，与器件匹配的电极浆料中贵金属钯Pd的含量会上升，增加器件的生产制造成本。因此亟需解决MgTiO3微波介质陶瓷温度稳定性差、烧结温度过高的问题，本专利技术通过添加低熔点氧化物B2O3和ZnO，基于液相传质机理，加速烧结传质过程，调控结构稳定性，获得的MgTiO3基微波介质陶瓷满足中温烧结(Ts:1150℃)，具有较小的谐振频率温度系数(τf:-12.8～-13.6ppm/℃)，高的品质因数(Qf:110,211～122,502GHz)，是一种很有前景的中温烧结温度稳定型高Q值微波介质陶瓷
技术实现思路
本专利技术的目的，是克服现有MgTiO3微波介质陶瓷温度稳定性差(τf～-50ppm/℃)，烧结温度过高(Ts≥1400℃)的缺点，通过添加低熔点氧化物B2O3和ZnO，基于液相传质机理，加速烧结传质过程，调控结构稳定性，获得的MgTiO3基微波介质陶瓷满足中温烧结(Ts:1150℃)，具有较小的谐振频率温度系数(τf:-12.8～-13.6ppm/℃)，高的品质因数(Qf:110,211～122,502GHz)，提供一种很有前景的中温烧结温度稳定型高Q值微波介质陶瓷。本专利技术通过如下技术方案与已实现。一种中温烧结温度稳定型高Q值微波介质陶瓷，合成物表达式为(Mg0.97Sn0.03)TiO3-xw.t.％B2O3-yw.t.％ZnO，其中x＝1～4，y＝1～4；上述中温烧结温度稳定型高Q值微波介质陶瓷的制备方法，具有如下步骤：(1)将MgO、TiO2和SnO2按化学计量式(Mg0.97Sn0.03)TiO3，进行配料，将粉料放入聚酯球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球后，球磨4～24小时；(2)将步骤(1)球磨后的原料放入干燥箱中，于100～120℃烘干4～6小时，然后过40目筛；(3)将步骤(2)过筛后的粉料放入氧化铝坩埚内置于中温炉中，于800～1000℃预烧，保温2～8小时，然后过40目筛；(4)将步骤(3)过筛后的粉料外加质量百分比含量为1～4％的B2O3和质量百分比含量为1～4％的ZnO进行混合放入聚酯球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球后，球磨4～24小时；(5)将步骤(4)球磨后的粉料放入干燥箱中，于100～120℃烘干4～6小时，然后过40目筛；(6)将步骤(5)过筛后的粉料外加质量百分比为7％～9％的石蜡作为粘合剂进行造粒，过80目筛；(7)将步骤(6)的粉料用粉末压片机在3～6MPa压力下压制成生坯；(8)将步骤(7)的生坯于1150℃烧结，保温2～8小时，制成中温烧结温度稳定型高Q值微波介质陶瓷。所述步骤(1)、(4)均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)、(4)的原料与去离子水和氧化锆球的质量比为1:30:15。所述步骤(6)的生坯直径为10mm，厚度为4～5mm。本专利技术以MgO、TiO2、SnO2、B2O3和ZnO为原料，制备中温烧结温度稳定型高Q值微波介质陶瓷(Mg0.97Sn0.03)TiO3-xw.t.％B2O3-yw.t.％ZnO，其中x＝1～4，y＝1～4。在微波频段下，该材料制品满足中温烧结Ts值1150℃，具有较小的谐振频率温度系数τf值-12.8～-13.6ppm/℃，高的品质因数Qf值110,211～122,502GHz，同时兼具适中的的介电常数εr值16.23～17.76，该陶瓷体系制备工艺简单，由其制作研发的高品质微波器件具有广泛的应用前景。具体实施方式实施例1(1)将MgO、TiO2和SnO2按化学计量式(Mg0.97Sn0.03)TiO3进行配料，配比为：3.1911gMgO、6.4557gTiO2、0.3623gSnO2，约10g粉料放入聚酯球磨罐中，原料与去离子水和氧化锆球的质量比为1:30:15，在行星式球磨机上球磨12小时，球磨转速为400/转分；(2)将步骤(1)球磨后的原料放入干燥箱中，于120℃烘干4小时，然后过40目筛；(3)将步骤(2)过筛后的粉料放入中温炉中，于900℃预烧，保温4小时，然后过40目筛；(4)将步骤(3)过筛后的粉料外加质量百分比含量为3％的B2O3和质量百分比含量为2％的ZnO进行混合放入聚酯球磨罐中，粉料与去离子水和氧化锆球的质量比为1:30:15，在行星式球磨机上球磨12小时，转速为400转/分；(5)将步骤(4)球磨后的粉料放入干燥箱中，于110℃烘干5小时，然后过40目筛；(6)将步骤(5)过筛后的粉料外加质量百分比为8％的石蜡作为粘合剂进行造粒，过80目筛；(7)将步骤(6)的粉料用粉末压片机在4MPa压力下压制成生坯；(8)将步骤(7)的生坯于1150℃烧结，保温4小时，制成高品质滤波器基板用超高Q值微波介质陶瓷；(9)通过网络分析仪测试所得制品的微波介电性能。实施例2(1)将MgO、TiO2和SnO2按化学计量式(Mg0.97Sn0.03)TiO3进行配料，配比为：3.1911gMgO、6.4557gTiO2、0.3623gSnO2，约10g粉料放入聚酯球磨罐中，原料与去离子水和氧化锆球的质量比为1:30:15，在行星式球磨机上球磨12小时，球磨转速为400/转分；(2)将步骤(1)球磨后的原料放入干燥箱中，于120℃烘干4小时，然后过40目筛；(3)将步骤(2)过筛后的粉料放入中温炉中，于900℃预烧，保温4小时，然后过40目筛；(4)将步骤(3)过筛后的粉料外加质量百分比含量为3％的B2O3和质量百分比含量为4％的ZnO进行混合放入聚酯球磨罐中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中温烧结温度稳定型高Q值微波介质陶瓷，合成物表达式为(Mg

【技术特征摘要】
1.一种中温烧结温度稳定型高Q值微波介质陶瓷，合成物表达式为(Mg0.97Sn0.03)TiO3-xw.t.％B2O3-yw.t.％ZnO，其中x＝1～4，y＝1～4；
上述中温烧结温度稳定型高Q值微波介质陶瓷的制备方法，具有如下步骤：
(1)将MgO、TiO2和SnO2按化学计量式(Mg0.97Sn0.03)TiO3，进行配料，将粉料放入聚酯球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球后，球磨4～24小时；
(2)将步骤(1)球磨后的原料放入干燥箱中，于100～120℃烘干4～6小时，然后过40目筛；
(3)将步骤(2)过筛后的粉料放入氧化铝坩埚内置于中温炉中，于800～1000℃预烧，保温2～8小时，然后过40目筛；
(4)将步骤(3)过筛后的粉料外加质量百分比含量为1～4％的B2O3和质量百分比含量为1～4％的ZnO进行混合放入聚酯球磨罐中，加入去离子水和氧化锆球后，球磨4～24小时；
(5)将步骤(4)球磨后的粉料...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玲霞，杜明昆，于仕辉，战宇，倪立争，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12