一种层状结构的微波介质陶瓷及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种层状结构的微波介质陶瓷及其制备方法，所述方法包括S1、将BaTi

A layered microwave dielectric ceramics and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种层状结构的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
，特别涉及一种层状结构的微波介质陶瓷及其制备方法。
技术介绍
微波介质陶瓷(MicrowaveDielectricCeramics,简称MWDC)应用于微波频段(300MHz～300GHz)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，在现代通讯中被广泛用作谐振器、滤波器、介质天线和介质导波回路等元器件，是现代通信技术的关键基础材料，已在便携式移动电话、汽车电话、无绳电话、电视卫星接受器和军事雷达等方面有着十分重要的应用，在现代通讯工具的小型化、集成化过程中正发挥着越来越大的作用。上世纪70年代以来，开始了大规模的对介质陶瓷材料的开发工作，应用于微波频段的介质陶瓷通常需要满足如下三个条件：(1)适宜的介电常数以利于器件的小型化(介质元器件的尺寸与介电常数εr平方根成反比)；(2)高的品质因数Q以降低损耗，一般要求Q×f≥5000GHz(其中f为谐振频率)；(3)稳定的频率温度系数，以保证器件的温度稳定性。其中，BaTi4O9基微波介质陶瓷由于原料成本低，较优异的微波介电性能包括合适的介电常数(38)和高的品质因子(38000，@4GHz)，在许多领域得到了广泛的应用，但是，BaTi4O9基微波介质陶瓷的谐振频率温度系数(+14ppm/℃)难以满足作为滤波器和谐振器的要求(<±3ppm/℃)，因此，需要对其做改性研究，在保证高介电常数和高品质因子的，通过添加剂的引入来降低其谐振频率温度系数。传统的制备方法是在配方设计中加入添加剂与BaTiO4粉体一起混合研磨，再经干燥、造粒、成型和烧结而得到陶瓷产品，由于添加剂与BaTi4O9的密度不一样，这样在与BaTi4O9粉末混合时容易出现局部分布不均匀的现象，导致在陶瓷烧结过程中产生杂质，降低了品质因子，并造成陶瓷性能波动较大，难以满足生产的稳定性。根据上述分析，改良BaTi4O9基微波介质陶瓷制备工艺和性能是本领域技术人所亟需解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术的上述问题，本专利技术的目的在于提供一种层状结构的微波介质陶瓷及其制备方法，构成异质层状结构的微波介质陶瓷，避免了微量添加剂在母体材料中局部分布不均匀和杂质的混入，提高了陶瓷生产的稳定性和品质因子。为了解决上述问题，本专利技术提供一种层状结构的微波介质陶瓷制备方法，包括如下步骤：S1、将BaTi4O9和Zn1.01Nb2O6置于球磨机中，分别将所述BaTi4O9和所述Zn1.01Nb2O6球磨成BaTi4O9粉末和Zn1.01Nb2O6粉末，使所述BaTi4O9粉末和所述Zn1.01Nb2O6粉末的粒径满足预设粒径；S2、将所述BaTi4O9粉末和所述Zn1.01Nb2O6粉末分别按照BaTi4O9-Zn1.01Nb2O6的化学组成进行称量；S3、将所述S2步骤中50％的所述BaTi4O9粉末放置在模具中，通过干压成型制备出第一基片；S4、在所述第一基片上放置所述Zn1.01Nb2O6粉末，通过干压成型制备出第二基片；S5、在所述第二基片上放置所述S2步骤中剩余50％的所述BaTi4O9粉末，通过干压成型制备出具有异质层状结构的生坯；S6、将所述S3～S5步骤中制备的所述生坯排胶和烧结制备得到微波介质陶瓷。进一步地，所述BaTi4O9和所述Zn1.01Nb2O6的质量百分含量分别为78-81％和19-22％。进一步地，所述预设粒径为0.7～1.2um。进一步地，所述S6步骤中将所述生坯排胶和烧结制备得到层状结构的微波介质陶瓷包括：将所述生坯置于高温炉中缓慢升温进行排胶；将排胶后的所述生坯置于高温炉中缓慢进行烧结；将烧结后的所述生坯冷却至室温得到层状结构的微波介质陶瓷。进一步地，将所述生坯置于高温炉中缓慢升温进行排胶的具体过程为：以1-2℃/min的升温速率，将温度从室温升温到700℃。进一步地，将排胶后的所述生坯置于高温炉中缓慢进行烧结的具体过程为：以2-4℃/min的升温速率，将温度从700℃升温到1240-1300℃，并在1240-1300℃下保温2-3h。进一步地，所述S3步骤中干压成型的成型压力为80-100MPa。进一步地，所述S4步骤中干压成型的成型压力为100-120MPa。进一步地，所述S5步骤中干压成型的成型压力为140-160MPa本专利技术还保护了一种层状结构的微波介质陶瓷，采用任意一项所述的制备方法进行制备。由于上述技术方案，本专利技术具有以下有益效果：1)专利技术的一种层状结构的微波介质陶瓷及其制备方法，构成异质层状结构的微波介质陶瓷，避免了微量添加剂在母体材料中密度不一致形成局部分布不均匀，提高了陶瓷生产的稳定性和品质因子；2)专利技术的一种层状结构的微波介质陶瓷及其制备方法，构成异质层状结构的微波介质陶瓷，避免二次混料的过程中引入杂质，提高了陶瓷生产的稳定性和品质因子；3)专利技术的一种层状结构的微波介质陶瓷及其制备方法，采用具有负的谐振频率温度系数(-50ppm/℃)、超高品质因子(>100000)和适合介电常数(24)的Zn1.01Nb2O6作为添加剂，对BaTi4O9进行改性，使微波介质陶瓷具有高品质因子(>55000)，近零的谐振频率温度系数(<±2ppm/℃)和高介电常数(35-37)。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。图1是本专利技术实施例提供的层状结构的微波介质陶瓷制备方法的流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中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的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。此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本专利技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种层状结构的微波介质陶瓷制备方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1、将BaTi

【技术特征摘要】
1.一种层状结构的微波介质陶瓷制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将BaTi4O9和Zn1.01Nb2O6置于球磨机中，分别将所述BaTi4O9和所述Zn1.01Nb2O6球磨成BaTi4O9粉末和Zn1.01Nb2O6粉末，使所述BaTi4O9粉末和所述Zn1.01Nb2O6粉末的粒径满足预设粒径；
S2、将所述BaTi4O9粉末和所述Zn1.01Nb2O6粉末分别按照BaTi4O9-Zn1.01Nb2O6的化学组成进行称量；
S3、将所述S2步骤中50％的所述BaTi4O9粉末的放置在模具中，通过干压成型制备出第一基片；
S4、在所述第一基片上放置所述Zn1.01Nb2O6粉末，通过干压成型制备出第二基片；
S5、在所述第二基片上放置所述S2步骤中剩余50％的所述BaTi4O9粉末，通过干压成型制备出具有异质层状结构的生坯；
S6、将所述S3～S5步骤中制备的所述生坯排胶和烧结制备得到微波介质陶瓷。


2.根据权利要求1所述的一种层状结构的微波介质陶瓷制备方法，其特征在于，所述BaTi4O9粉末和所述Zn1.01Nb2O6粉末的质量百分含量分别为78-81％和19-22％。


3.根据权利要求1所述的一种层状结构的微波介质陶瓷制备方法，其特征在于，所述预设粒径为0.7～1.2um。


4.根据权利要求1所述的一种层状结构的微波介质陶瓷制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：何磊，龚毅辉，徐海维，
申请(专利权)人：苏州博恩希普新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32