低温烧结温度稳定型介质波导用微波介质陶瓷及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低温烧结温度稳定型介质波导用微波介质陶瓷，其包括主成分和烧结助剂，该主成分的物相包括MgTiO

【技术实现步骤摘要】
低温烧结温度稳定型介质波导用微波介质陶瓷及制备方法
本专利技术属于电子陶瓷及其制备
，具体地，涉及一种低温烧结温度稳定型介质波导用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，使之具有适宜的介电常数、低微波损耗、近零的温度系数等优良性能，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。随着科学技术日新月异的发展，通信信息量的迅猛增加，以及人们对无线通信的要求，使用卫星通讯和卫星直播电视等微波通信系统己成为当前通信技术发展的必然趋势。移动通信基站系统中需要使用滤波器和谐振器，随着5G时代的到来，介电常数为20左右，品质因数值70000以上且谐振频率温度系数近零的微波介质陶瓷成为生产滤波器及谐振器的需求的最核心材料。目前，介质波导用微波介质陶瓷材料多以MgO-TiO2陶瓷为主，其损耗较低，合成工艺简单，原材料价格低廉，但是这类陶瓷的温度稳定性较差，烧结温度较高，从而限制了其实际应用。
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低温烧结温度稳定型介质波导用微波介质陶瓷及其制备方法；该微波介质陶瓷的介电常数为20左右，损耗低，谐振频率温度系数近零，温度稳定性好，具有优异的微波介电性能，且烧结温度较低，可以满足介质波导器件材料的高要求。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：一种低温烧结温度稳定型介质波导用微波介质陶瓷，其特征在于：该微波介质陶瓷包括主成分和烧结助剂，该主成分的物相包括MgTiO3、CaTiO3和Li0.5Nd0.5TiO3，该微波介质陶瓷是以MgO、TiO2、CaCO3、Li2CO3、Nd2O3为原料，MgO的摩尔比为a，TiO2的摩尔比为b，CaCO3的摩尔比为c，Li2CO3的摩尔比为d，Nd2O3的摩尔比为e，a、b、c、d、e满足以下条件：0.20≤a≤0.30，0.5≤b≤0.7，0.03≤c≤0.05，0.02≤d≤0.04，0.05≤e≤0.15，a+b+c+d+e＝1；该烧结助剂的化学组成为xLi2CO3-ySiO2，其中，x、y分别表示摩尔比，且0.6≤x≤0.8，0.2≤y≤0.4，x+y＝1。进一步的，主成分和烧结助剂的质量比为1:0.1～0.2。进一步的，该微波介质陶瓷的相对介电常数为18.0～22，品质因数Q×f＝55000GHz～85000GHz，谐振频率温度系数为-10ppm/℃～+10ppm/℃。本专利技术还提供了一种低温烧结温度稳定型介质波导用微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：(1)将MgO、TiO2、CaCO3、Li2CO3、Nd2O3按照摩尔比进行配料，MgO的摩尔比为a，TiO2的摩尔比为b，CaCO3的摩尔比为c，Li2CO3的摩尔比为d，Nd2O3的摩尔比为e，a、b、c、d、e满足以下条件：0.20≤a≤0.30，0.5≤b≤0.7，0.03≤c≤0.05，0.02≤d≤0.04，0.05≤e≤0.15，a+b+c+d+e＝1；将所有的粉料混合充分后球磨，球磨后经烘干、过筛，再放入刚玉坩埚中进行焙烧，得到微波介质陶瓷的主成分；(2)按照化学组成xLi2CO3-ySiO2的化学计量比对Li2CO3和SiO2进行配料，其中，x、y分别表示摩尔比，0.6≤x≤0.8，0.2≤y≤0.4，x+y＝1；将配料混合充分后球磨，球磨后烘干、过筛，再放入刚玉坩埚中进行焙烧，得到烧结助剂；(3)将主成分和烧结助剂混合，再进行球磨，球磨后经烘干、造粒、过筛，再将过筛后的颗粒粉料压制成型，最后经烧结得到该低温烧结温度稳定型介质波导用微波介质陶瓷。进一步的，步骤(3)中，主成分和烧结助剂的质量比为1:0.1～0.2。进一步的，步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中的烘干温度均为100℃～120℃，球磨时间均为4h～8h。进一步的，步骤(1)和步骤(2)中的过筛均为过60目的筛网，步骤(3)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目筛网上的颗粒。进一步的，步骤(3)中的造粒时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。进一步的，步骤(1)中的焙烧温度为1000～1050℃，步骤(2)中的焙烧温度为600～800℃，步骤(1)和步骤(2)的焙烧保温时间为3～5h。进一步的，步骤(3)中的烧结温度为1100～1250℃，烧结保温时间为4～6h。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术以MgO、TiO2、CaCO3、Li2CO3、Nd2O3为原料，并设计了各组分的特定的摩尔比，同时加入特定的烧结助剂，得到主成分组成为MgTiO3+CaTiO3+Li0.5Nd0.5TiO3的微波介质陶瓷；特定烧结助剂的加入在提高温度稳定性的同时又可降低烧结温度；其中的少量CaTiO3可以提高整个微波介质陶瓷的温度稳定性；由MgTiO3、CaTiO3、Li0.5Nd0.5TiO3三个物相配合的微波介质陶瓷，其介电常数εr为20左右，品质因数(Q×f)较高，损耗较低，谐振频率温度系数τf近零，温度稳定性好，且烧结温度较低，微波介电综合性能优异，可以满足介质波导器件材料的高要求，以用于生产5G通讯天线用的介质波导器件，实际使用价值较高。此外，本专利技术的制备工艺简单，生产成本低，且无污染，产业化前景良好。具体实施方式下面将结合具体实施例对本专利技术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。本专利技术提供了一种低温烧结温度稳定型介质波导用微波介质陶瓷，其包括主成分和烧结助剂，该主成分的物相包括MgTiO3、CaTiO3和Li0.5Nd0.5TiO3，该微波介质陶瓷是以MgO、TiO2、CaCO3、Li2CO3、Nd2O3为原料，MgO的摩尔比为a，TiO2的摩尔比为b，CaCO3的摩尔比为c，Li2CO3的摩尔比为d，Nd2O3的摩尔比为e，a、b、c、d、e满足以下条件：0.20≤a≤0.30，0.5≤b≤0.7，0.03≤c≤0.05，0.02≤d≤0.04，0.05≤e≤0.15，a+b+c+d+e＝1；该烧结助剂的化学组成为xLi2CO3-ySiO2，其中，x、y分别表示摩尔比，且0.6≤x≤0.8，0.2≤y≤0.4，x+y＝1。其中，主成分和烧结助剂的质量比为1:0.1～0.2。该微波介质陶瓷的相对介电常数为18.0～22，品质因数Q×f＝55000GHz～85000GHz，谐振频率温度系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温烧结温度稳定型介质波导用微波介质陶瓷，其特征在于：该微波介质陶瓷包括主成分和烧结助剂，该主成分的物相包括MgTiO

【技术特征摘要】
1.一种低温烧结温度稳定型介质波导用微波介质陶瓷，其特征在于：该微波介质陶瓷包括主成分和烧结助剂，该主成分的物相包括MgTiO3、CaTiO3和Li0.5Nd0.5TiO3，该微波介质陶瓷是以MgO、TiO2、CaCO3、Li2CO3、Nd2O3为原料，MgO的摩尔比为a，TiO2的摩尔比为b，CaCO3的摩尔比为c，Li2CO3的摩尔比为d，Nd2O3的摩尔比为e，a、b、c、d、e满足以下条件：0.20≤a≤0.30，0.5≤b≤0.7，0.03≤c≤0.05，0.02≤d≤0.04，0.05≤e≤0.15，a+b+c+d+e＝1；
该烧结助剂的化学组成为xLi2CO3-ySiO2，其中，x、y分别表示摩尔比，且0.6≤x≤0.8，0.2≤y≤0.4，x+y＝1。


2.根据权利要求1所述的一种低温烧结温度稳定型介质波导用微波介质陶瓷，其特征在于：主成分和烧结助剂的质量比为1:0.1～0.2。


3.根据权利要求1所述的一种低温烧结温度稳定型介质波导用微波介质陶瓷，其特征在于：该微波介质陶瓷的相对介电常数为18.0～22，品质因数Q×f＝55000GHz～85000GHz，谐振频率温度系数为-10ppm/℃～+10ppm/℃。


4.一种低温烧结温度稳定型介质波导用微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将MgO、TiO2、CaCO3、Li2CO3、Nd2O3按照摩尔比进行配料，MgO的摩尔比为a，TiO2的摩尔比为b，CaCO3的摩尔比为c，Li2CO3的摩尔比为d，Nd2O3的摩尔比为e，a、b、c、d、e满足以下条件：0.20≤a≤0.30，0.5≤b≤0.7，0.03≤c≤0.05，0.02≤d≤0.04，0.05≤e≤0.15，a+b+c+d+e＝1；将所有的粉料混合充分后球磨，球磨后经烘干、过筛，再放入刚玉坩埚中进行焙烧，得到微波介质陶瓷的主成分；

【专利技术属性】
技术研发人员：吉岸，王晓慧，金镇龙，
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