一种高可调低损耗的钛酸锶钡复合镓酸铜的低烧陶瓷材料制造技术

一种高可调低损耗的钛酸锶钡复合镓酸铜的低烧陶瓷材料，其特征在于，高可调低损耗的钛酸锶钡基复合镓酸铜低烧陶瓷材料的组分通式为：(1‑x)Ba

【技术实现步骤摘要】
一种高可调低损耗的钛酸锶钡复合镓酸铜的低烧陶瓷材料
本专利技术属于电子材料与器件
，具体涉及一种高可调低损耗的钛酸锶钡复合镓酸铜的低烧陶瓷材料及其制备。
技术介绍
铁电材料钛酸锶钡因具有大的介电非线性而被熟知。通过离子掺杂和介电复合等改性手段制备的BST基复合材料可被用做可调移相器、可调电容器和滤波器等微波器件。然而，材料的三个重要性能参数，介电常数、可调性和Q值（1/tanδ），往往相互制约。在已报道的研究工作中，有学者通过掺杂稀土离子来改性钛酸锶钡的性能发现品质因数Q值可以被显著改善，但电可调性却恶化；有学者采用介电质BaWO4复合钛酸锶钡，发现电可调性较纯钛酸锶钡明显提高，但Q值却恶化。但由于介电复合方法工艺简单，有利于降低成本，因此采用介电质来复合钛酸锶钡进行改性，仍是一种可行的手段，问题关键是寻找到合适的介电质材料可以同时满足高电可调性、高Q值和低介电常数三者关键参数。另外，电子元器件正向着微型化、高频化和集成化等方向发展。降低BST基陶瓷材料的烧结温度以满足LTCC技术的要求，是当今一个热点。已报道的工作中，通常添加低熔点氧化物、氟化物和玻璃等来降低BST的烧结温度，但将介电常数控制在较低水平往往需要过量添加实现，这会恶化介电可调性。因此实现BST低烧兼具合理改性的双重目标，仍是一个难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种综合性能高、制备工艺简单的一种高可调低损耗的钛酸锶钡复合镓酸铜的低烧陶瓷材料，其技术方案为：一种高可调低损耗的钛酸锶钡复合镓酸铜的低烧陶瓷材料，其特征在于，一种高可调低损耗的钛酸锶钡复合镓酸铜的低烧陶瓷材料的化学组成式为：(1-x)Ba0.4Sr0.6TiO3-xCuGa2O4，其中，x的取值范围为5wt%≤x≤90wt%，其制备方法包括以下步骤：（1）选用BaTiO3粉体、SrTiO3粉体、CuO粉体和Ga2O3粉体作为主要原料，按照(1-x)Ba0.4Sr0.6TiO3-xCuGa2O4中Ba、Sr、Ti、Cu和Ga的化学计量比配料，将配好的原料置于尼龙球磨罐中，加入氧化锆球和球磨介质后进行球磨，出料烘干后进行预烧结及研磨后得到混合粉料1；在所述进行预烧的温度为1100℃~1200℃，烧结时间为4~6小时。（2）将（1）中所述的混合粉料1加入氧化锆球和无水乙醇或去离子水进行24~48小时球磨，出料烘干后过筛得到混合粉料2；（3）将（2）中所述的混合粉料2加入质量比为7%~10%的聚乙烯醇水溶液混合均匀并造粒，然后在10MPa~100MPa压力下压制成陶瓷生坯片；（4）将（3）中所述的陶瓷生坯片在550℃~600℃的温度下，保温时间为4~10小时排胶处理；排胶后于1000℃~1050℃下时间为4~6小时烧结成瓷，制得高可调低损耗的钛酸锶钡复合镓酸铜的低烧陶瓷材料。本专利技术高可调低损耗的钛酸锶钡复合镓酸铜陶瓷材料具有以下优点：（1）通过优选的Ba/Sr，将复合陶瓷的居里温度控制在合适的区间，复合陶瓷(1-x)Ba0.4Sr0.6TiO3-xCuGa2O4在很宽范围的工作温区下（-55~60℃）性能表现稳定。（2）通过使用不同的x质量比，将介电常数调节在合适的不同区间内，可满足不同器件应用下的需求，拓宽了材料的应用范围；（3）具有低的介电常数、高Q值和高的电可调性,并且微波下的综合介电性能高；（4）采用传统的电子陶瓷制备工艺，工艺简单；材料体系属于绿色环保材料，无毒无副作用。材料可与廉价铜电极实现共烧，材料性能优异，适用于微波可调移相器、电容器和微波介质天线等元器件。具体实施方式实施例1（1）按照90wt%Ba0.4Sr0.6TiO3+10wt%CuGa2O4中的化学计量比分别称取BaTiO312.4g、SrTiO314.6g、CuO0.5g和Ga2O32.5g粉体，将配好的原料置于尼龙球磨罐中加入氧化锆球和球磨介质后进行球磨，出料烘干后进行预烧及研磨后得到混合粉料1；在所述进行预烧的温度分别为1100℃和1200℃，烧结时间为6小时；（2）将（1）中所述的混合粉料1加入氧化锆球和无水乙醇或去离子水进行球磨24小时，出料烘干后过筛得到混合粉料2；（3）将（2）中所述的混合粉料2加入质量比为10%的聚乙烯醇水溶液混合均匀并造粒，然后在10MPa压力下压制成陶瓷生坯片；（4）将（3）中所述的陶瓷生坯片在550℃的温度下，保温时间为10小时排胶处理；排胶后于1050℃下时间为4小时烧结成瓷，制得高可调低损耗的钛酸锶钡复合镓酸铜的低烧陶瓷材料。实验所用的BaTiO3纯度为99.5%，麦克林生化科技有限公司生产，SrTiO3纯度为99.5%，麦克林生化科技有限公司生产，CuO纯度为99%，天津化学试剂三厂生产，Ga2O3纯度为99.99%麦克林生化科技有限公司生产；制备的高电可调高Q值的钛酸锶钡基复合镓酸铜陶瓷性能为：居里温度Tc（K）@10kHz为214，介电常数εr（室温20℃）@10kHz为637，介电损耗tanδ（室温20℃）@10kHz为0.0090，介电可调性T（30kV/cm，20℃）@10kHz为9.8%，谐振频率（MHz）为1758，谐振时介电常数εr为605，Q值为173。实施例2（1）按照70wt%Ba0.4Sr0.6TiO3+30wt%CuGa2O4中的化学计量比分别称取BaTiO39.6g、SrTiO311.4g、CuO1.6g和Ga2O37.4g粉体，将配好的原料置于尼龙球磨罐中加入氧化锆球和球磨介质后进行球磨，出料烘干后进行预烧及研磨后得到混合粉料1；在所述进行预烧的温度分别为1100℃和1200℃，烧结时间为5小时；（2）将（1）中所述的混合粉料1加入氧化锆球和无水乙醇或去离子水进行球磨30小时，出料烘干后过筛得到混合粉料2；（3）将（2）中所述的混合粉料2加入质量比为10%的聚乙烯醇水溶液混合均匀并造粒，然后在10MPa压力下压制成陶瓷生坯片；（4）将（3）中所述的陶瓷生坯片在580℃的温度下，保温时间为7小时排胶处理；排胶后于1030℃下时间为4小时烧结成瓷，制得高可调低损耗的钛酸锶钡复合镓酸铜的低烧陶瓷材料。实验所用的BaTiO3纯度为99.5%，麦克林生化科技有限公司生产，SrTiO3纯度为99.5%，麦克林生化科技有限公司生产，CuO纯度为99%，天津化学试剂三厂生产，Ga2O3纯度为99.99%麦克林生化科技有限公司生产；制备的高可调低损耗的钛酸锶钡复合镓酸铜陶瓷性能为：居里温度Tc（K）@10kHz为219，介电常数εr（室温20℃）@10kHz为363，介电损耗tanδ（室温20℃）@10kHz为0.0117，介电可调性T（30kV/cm，20℃）@10kHz为12.01%，谐振频率（MHz）为2132，谐振时介电常数εr为345，Q值为225。实施例3（1）按照50wt%Ba0.4Sr0.6TiO3+50wt%C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高可调低损耗的钛酸锶钡复合镓酸铜的低烧陶瓷材料，其特征在于，高可调低损耗的钛酸锶钡复合镓酸铜的低烧陶瓷材料的组分通式为：(1-x) Ba

【技术特征摘要】
1.一种高可调低损耗的钛酸锶钡复合镓酸铜的低烧陶瓷材料，其特征在于，高可调低损耗的钛酸锶钡复合镓酸铜的低烧陶瓷材料的组分通式为：(1-x)Ba0.4Sr0.6TiO3-xCuGa2O4，其中，x的取值范围为5wt%≤x≤90wt%，其制备方法包括以下步骤：
(1)选用BaTiO3粉体、SrTiO3粉体、CuO粉体和Ga2O3粉体作为主要原料，按照（1-x）Ba0.4Sr0.6TiO3-xCuGa2O4中Ba、Sr、Ti、Cu和Ga的化学计量比配料，将配好的原料置于尼龙球磨罐中，加入氧化锆球和球磨介质后进行球磨，出料烘干后进行预烧结及研磨后得到混合粉...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明伟，董兆兴，辛乐，王威，沈世婷，靳晶晶，任路超，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37