一种高Q值低温烧结的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高Q值低温烧结的微波介质陶瓷，包括陶瓷基料，该陶瓷基料的组成表达式为Mg

A microwave dielectric ceramics with high Q value and low temperature sintering and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高Q值低温烧结的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，涉及一种高Q值低温烧结的微波介质陶瓷及其制备方法。
技术介绍
微波介质陶瓷是近几十年来发展起来的一种新型功能陶瓷，它是制造微波介质谐振器和滤波器的关键材料。它在原来微波铁氧体的基础上，对配方和制造工艺都进行了大幅的升级换代，使之具有适宜的电常数、低微波损耗、温度系数小等优良性能，适于制作现代各种微波器件，如电子对抗、导航、通讯、雷达、家用卫星直播电视接收机和移动电话等设备中的稳频振荡器、滤波器、双工器等，能满足微波电路小型化、集成化、高可靠性和低成本的要求。近年来，随着5G移动通信、卫星通信、无线网络、全球卫星定位系统、蓝牙等技术的快速发展，微波器件正朝着小型化、高频化和轻量化方向发展，对微波介质陶瓷材料提出了更高的要求：介电常数系列化，以满足不同通信频段器件的需求；Q×f值越高越好，以减少微波元器件的损耗；频率温度系数尽可能小，以减少微波元器件性能随外界环境的变化的影响。因此高介电常数、高品质因数、频率温度系数接近零且烧结温度低是微波介质陶瓷的重点研究发展方向。现有的以MgO-TiO2陶瓷粉体为主的微波介质陶瓷，其温度稳定性较差，烧结温度较高，品质因数不能满足要求，限制了其实际应用。
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高Q值低温烧结的微波介质陶瓷及其制备方法，该微波介质陶瓷的温度稳定性好，烧结温度低，品质因数高，生产成本低，实际应用价值高。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：一种高Q值低温烧结的微波介质陶瓷，包括陶瓷基料，该陶瓷基料的组成表达式为MgxCa1-xTiySn1-yO3，其中，x、y分别代表摩尔比，且0.92≤x＜1，0.9≤y≤1。进一步的，该微波介质陶瓷还含有烧结助剂。优选的，该烧结助剂为ZnO。进一步的，所述陶瓷基料和烧结助剂的质量比为1:0～0.03。本专利技术还提供了一种高Q值低温烧结的微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)制备陶瓷基料粉体：按照组成表达式MgxCa1-xTiySn1-yO3中各元素的摩尔比对MgO、CaCO3、TiO2、SnO2进行配料，混合充分后进行球磨，球磨后烘干、过筛，然后放入刚玉坩埚中进行焙烧，得到陶瓷基料粉体，其中，在组成表达式MgxCa1-xTiySn1-yO3中，x、y分别代表摩尔比，且0.92≤x＜1，0.9≤y≤1；(2)制备微波介质陶瓷：按照陶瓷基料和烧结助剂的质量比为1:0～0.03的配比，将陶瓷基料粉体和烧结助剂进行混合，混合后，进行球磨，然后烘干、造粒和过筛，将过筛后的粉料压制成型，最后经过烧结得到该高Q值低温烧结的微波介质陶瓷。优选的，在上述方法的步骤(2)中，烧结助剂优选为ZnO。优选的，在上述方法中，步骤(1)和步骤(2)中的球磨时间均为4h～8h，步骤(1)和步骤(2)的烘干温度均为100℃～120℃。优选的，在上述方法中，步骤(1)中的过筛为过60目的筛网，步骤(2)中的过筛为过双层筛，分别为过60目和120目的筛网，取留在120目筛网上的粉料颗粒。优选的，在上述方法中，步骤(1)中的焙烧过程为在900～1000℃下焙烧保温3h～5h，步骤(2)中的烧结过程为在1100～1360℃保温烧结4h～6h。优选的，在上述方法中，步骤(2)中所述的造粒是将烘干后的粉体与质量分数为5％的聚乙烯醇水溶液混合，然后制成微米级的球形颗粒。优选的，在上述方法中，步骤(1)中的焙烧过程以及步骤(2)中的烧结过程均是在空气氛围下进行。本专利技术的有益效果是：本专利技术的微波介质陶瓷中，采用少量的Ca2+取代部分Mg2+，与TiO2反应生成CaTiO3，从而提高陶瓷的温度稳定性；此外，该微波介质陶瓷采用Sn4+取代部分Ti4+，Sn4+比Ti4+的稳定性好，因此，使用Sn4+取代Ti4+可以提高陶瓷还原气氛下烧结性能和高温电性能的稳定性，从而保证陶瓷材料具有优异的介电性能和可重复性，且降低了烧结温度，提高了品质因数(Q值)。本专利技术采用固相烧结法，并选取合适当的添加剂以降低烧结温度和损耗，从而制得该高Q值低温烧结的微波介质陶瓷；本专利技术的微波介质陶瓷的相对介电常数为14～20，微波性能Q×f＝80715GHz～178217GHz，谐振频率温度系数可以近零；本专利技术的微波介质陶瓷具有较优异的综合性能，实际应用价值高。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。一种高Q值低温烧结的微波介质陶瓷，包括陶瓷基料，该陶瓷基料的组成表达式为MgxCa1-xTiySn1-yO3，其中，x、y分别代表摩尔比，且0.92≤x＜1，0.9≤y≤1。进一步的，该微波介质陶瓷还含有烧结助剂。优选的，该烧结助剂为ZnO。进一步的，所述陶瓷基料和烧结助剂的质量比为1:0～0.03。本专利技术还提供了一种高Q值低温烧结的微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)制备陶瓷基料粉体：按照组成表达式MgxCa1-xTiySn1-yO3中各元素的摩尔比对MgO、CaCO3、TiO2、SnO2进行配料，混合充分后进行球磨，球磨后烘干、过筛，然后放入刚玉坩埚中进行焙烧，得到陶瓷基料粉体，其中，在组成表达式MgxCa1-xTiySn1-yO3中，x、y分别代表摩尔比，且0.92≤x＜1，0.9≤y≤1；(2)制备微波介质陶瓷：按照陶瓷基料和烧结助剂的质量比为1:0～0.03的配比，将陶瓷基料粉体和烧结助剂进行混合，混合后，进行球磨，然后烘干、造粒和过筛，将过筛后的粉料压制成型，最后经过烧结得到该高Q值低温烧结的微波介质陶瓷。优选的，在上述方法的步骤(2)中，烧结助剂优选为ZnO。优选的，在上述方法中，步骤(1)和步骤(2)中的球磨时间均为4h～8h，步骤(1)和步骤(2)的烘干温度均为100℃～120℃。在上述方法中，步骤(1)中的过筛为过60目的筛网，步骤(2)中的过筛为过双层筛，分别为过60目和120目的筛网，取留在120目筛网上的粉料颗粒。在上述方法中，步骤(1)中的焙烧过程为在900～1000℃下焙烧保温3h～5h，步骤(2)中的烧结过程为在1100～1360℃保温烧结4h～6h。在上述方法中，步骤(2)中所述的造粒是将烘干后的粉体与质量分数为5％的聚乙烯醇水溶液混合，然后制成微米级的球形颗粒。在上述方法中，步骤(1)中的焙烧过程以及步骤(2)中的烧结过程均是在空气氛围下进行。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用于说明本专利技术的高Q值低温烧结的微波介质陶瓷的制备方法，包括如下步骤：(1)制备陶瓷基料粉体：在组成表达式MgxCa1-xTiySn1-yO本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高Q值低温烧结的微波介质陶瓷，其特征在于：包括陶瓷基料，该陶瓷基料的组成表达式为Mg

【技术特征摘要】
1.一种高Q值低温烧结的微波介质陶瓷，其特征在于：包括陶瓷基料，该陶瓷基料的组成表达式为MgxCa1-xTiySn1-yO3，其中，x、y分别代表摩尔比，且0.92≤x＜1，0.9≤y≤1。


2.根据权利要求1所述的一种高Q值低温烧结的微波介质陶瓷，其特征在于：该微波介质陶瓷还含有烧结助剂。


3.根据权利要求2所述的一种高Q值低温烧结的微波介质陶瓷，其特征在于：该烧结助剂为ZnO。


4.根据权利要求2或3所述的一种高Q值低温烧结的微波介质陶瓷，其特征在于：所述陶瓷基料和烧结助剂的质量比为1:0～0.03。


5.一种高Q值低温烧结的微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备陶瓷基料粉体：按照组成表达式MgxCa1-xTiySn1-yO3中各元素的摩尔比对MgO、CaCO3、TiO2、SnO2进行配料，混合充分后进行球磨，球磨后烘干、过筛，然后放入刚玉坩埚中进行焙烧，得到陶瓷基料粉体，其中，在组成表达式MgxCa1-xTiySn1-yO3中，x、y分别代表摩尔比，且0.92≤x＜1，0.9≤y≤1；
(2)制备微波介质陶瓷：按照陶瓷基料和烧结助剂的质量比为1:0～0.03的配比，将陶瓷基料粉体和烧结助剂进行混合，混合后，进行球磨，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丹，吉岸，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