一种基于微波冷烧结的微波介质陶瓷材料及低碳制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于微波冷烧结的微波介质陶瓷材料及低碳制备方法，步骤一：将陶瓷和液相混合5

【技术实现步骤摘要】
一种基于微波冷烧结的微波介质陶瓷材料及低碳制备方法


[0001]本专利技术属于电子信息器件领域，涉及一种基于微波冷烧结的微波介质陶瓷材料及低碳制备方法。

技术介绍

[0002]无线通讯技术的不断革新和蓬勃发展，对微波元器件在小型化、集成化、低成本、高可靠性等方面提出了更高要求。低温共烧陶瓷/超低温共烧陶瓷技术被开发和广泛应用。研究烧结温度更低、烧结效率更高，且微波介电性能优异的节能环保型绿色制备工艺，已经成为全球范围内研究热点之一。
[0003]微波介质陶瓷是一种在微波频段(频率范围：300MHz到300GHz，相应的波长范围为1m
‑
1mm)电路中具有一定功能作用的电子功能陶瓷材料，广泛应用于谐振器、滤波器、鉴频器、波导、天线等，在通信技术和军事等领域发挥着重要的作用。微波介质陶瓷作为低温共烧陶瓷技术(LTCC)的关键材料之一，应具有低的烧结温度、适当的相对介电常数(ε
r
)、高的品质因子(Q
f
)以及近零的谐振频率温度系数(TCF)。相应的，微波介质陶瓷的烧结温度也在往更低、更节能的方向发展。传统方法制备微波介质陶瓷通常需要1000℃以上高温，不仅工艺周期长、能量消耗高，而且难以实现多种材料体系的集成共烧。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于微波冷烧结的微波介质陶瓷材料及低碳制备方法，在更低的温度和更短的时间内达到陶瓷的高度致密化，最后获得所需要的陶瓷成品，得到的陶瓷样品致密度高于95％，并且陶瓷材料的微波介电性能优异。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]一种基于微波冷烧结的微波介质陶瓷材料低碳制备方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一：将陶瓷和液相混合，混合后，按质量分数计，陶瓷粉末的质量分数为50％
‑
95％，余量为液相；
[0008]步骤二：将步骤一中混合物进行压片处理；
[0009]步骤三：将压片后的产物放入微波烧结炉进行烧结，烧结温度为100
‑
1000℃，升温速率为1℃/min
‑
50℃/min，保温时间为10min
‑
300min，得到微波介质陶瓷。
[0010]优选的，步骤一中的陶瓷包括质量分数为50％
‑
90％的二氧化钛，液相包括质量分数为5％
‑
35％的钛酸四丁酯和质量分数1％
‑
20％的去离子水；步骤三中的烧结温度为900
‑
1000℃。
[0011]进一步，二氧化钛和钛酸四丁酯称重后进行混合，然后再加入质量分数1％
‑
20％的去离子水进行充分混合。
[0012]优选的，步骤一中的陶瓷包括质量分数80％
‑
95％的MgMoO4，步骤三中的烧结温度为700
‑
900℃。
[0013]优选的，步骤一中的陶瓷包括质量分数80％
‑
95％的Li2MoO4，步骤三中的烧结温度为100
‑
200℃。
[0014]优选的，步骤一中，将陶瓷粉末和液相混合。
[0015]优选的，压片处理时，压力范围为10
‑
500MPa，保压时间为1
‑
5分钟。
[0016]优选的，步骤二中，将步骤一中混合物置于不锈钢模具，然后放在压机上进行压制成型。
[0017]一种所述基于微波冷烧结的微波介质陶瓷材料低碳制备方法制成的微波介质陶瓷。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0019]本专利技术采用微波冷烧结工艺，相较于传统的高温烧结大大缩短了样品制备的时间以及降低了样品烧结的温度。传统的陶瓷制备方法，造粒、排胶等步骤需要大量的时间，而本专利技术所述方法可以完全省去以上步骤。且本专利技术所述方法制备的微波介质陶瓷样品可达到高度致密化，样品的微波介电性能可与传统方法制备样品媲美甚至更好。
[0020]本专利技术制备的二氧化钛微波介质陶瓷、钼酸镁微波介质陶瓷和钼酸锂微波介质陶瓷，烧结后致密度均可高达95％以上。烧结致密的二氧化钛微波介质陶瓷相对介电常数可以达到103，Q
f
值可以达到40,000GHz。烧结致密的钼酸镁微波介质陶瓷相对介电常数为6
‑
8，Q
f
值可以达到150,000GHz，谐振频率温度系数(TCF)为
‑
85至
‑
50ppm/℃，烧结致密的钼酸锂微波介质陶瓷相对介电常数为5
‑
7，Q
f
值可以达到30,000GHz，谐振频率温度系数(TCF)为
‑
150至
‑
100ppm/℃。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的微波冷烧结工艺流程图；
[0022]图2为本专利技术的微波冷烧结与传统烧结过程中吉布斯自由能的演变。
具体实施方式
[0023]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。
[0024]需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0025]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0026]如图1所示，本专利技术采用的微波冷烧结工艺操作简单方便，主要包括以下步骤：首先将陶瓷粉末与适当含量的液相充分混合，然后将混合后的粉末装入模具进行压片，最后将样品放入微波烧结炉进行烧结，最终得到高度致密的陶瓷样品。
[0027]如图2所示，本专利技术所述的微波冷烧结与传统烧结过程中吉布斯自由能的演变对
比可以看出，本专利技术的微波冷烧结工艺利用中间液相在陶瓷颗粒表面形成一层液相薄膜，增加了其扩散和传质的驱动力，将压制好的块状样品放入微波炉中进行烧结，利用“电场+磁场+热场”三种物理场，对样品进行“内外同步加热”，进一步促进了陶瓷的溶解
‑
沉淀和晶粒的生长过程。微波冷烧结工艺相较于传统的高温烧结大大缩短了样品制备的时间以及降低了样品烧结的温度。且本专利技术所述微波冷烧结方法制备的微波介质陶瓷样品可达到高度致密化，样品的微波介电性能可与传统方法制备样品媲美甚至更好。
[0028]本专利技术所述的基于微波冷烧结工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微波冷烧结的微波介质陶瓷材料低碳制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将陶瓷和液相混合，混合后，按质量分数计，陶瓷粉末的质量分数为50％
‑
95％，余量为液相；步骤二：将步骤一中混合物进行压片处理；步骤三：将压片后的产物放入微波烧结炉进行烧结，烧结温度为100
‑
1000℃，升温速率为1℃/min
‑
50℃/min，保温时间为10min
‑
300min，得到微波介质陶瓷。2.根据权利要求1所述的基于微波冷烧结的微波介质陶瓷材料低碳制备方法，其特征在于，步骤一中的陶瓷包括质量分数为50％
‑
90％的二氧化钛，液相包括质量分数为5％
‑
35％的钛酸四丁酯和质量分数1％
‑
20％的去离子水；步骤三中的烧结温度为900
‑
1000℃。3.根据权利要求2所述的基于微波冷烧结的微波介质陶瓷材料低碳制备方法，其特征在于，二氧化钛和钛酸四丁酯称重后进行混合，然后再加入质量分数1％
‑
20％的去离子水进行充分混合。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭靖，李晓萌，付长利，汪宏，张燕，李礼，康鑫平，李欣怡，许婉，米尔古丽，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：