【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及介电陶瓷，具体涉及一种硅酸镁微波介电陶瓷及其制备方法和应用。
技术介绍
1、电磁波的发现及发展极大的推动了人类社会的进步，微波频段的电磁波更是将人与人，人与物之间的联系变得更为密切。移动通讯技术发展迅速，每十年便会产生新一代的移动通讯技术，每一代的移动通讯技术的变革都将使电磁波的频率达到一个新的高度，频率高的电磁波虽然能携带大量的信息，但也存在着绕过障碍能力差，易衰减等缺点，在传输的过程中容易造成信号的失帧。为满足5g/6g通讯技术的发展要求，低介电常数及高品质因数的介质陶瓷作为介质谐振器、介质滤波器、天线、基板等元器件的关键材料近几年来受到了广泛的关注。
2、低介电常数提高了电信号的传输效率，高品质因数则保证了信号传输过程中的频率选择性。现有技术中公开的硅酸镁介质陶瓷具备优异的介电性能，具有低介电常数7.06，高的品质因数163093ghz和较为负的谐振频率温度系数。尽管它的介电常数和品质因数都较为优异，但采用的制备方法较为复杂，采用常规的固相反应法制备时，高温存在烧结区间窄会产生mg2sio3的第二相，烧结样品气孔多等问题使得介电损耗增加，从而使得品质因数存在严重的下降；同时mg2sio4的陶瓷样品烧结温度高，以上两方面的因素极大地限制了其应用因此在扩大烧结区间并且降低烧结温度的基础上，仍然还能发挥出mg2sio4的介电性能这一点还亟待进一步的研究。
3、因此，如何有效降低mg2sio4粉体的制备温度，mg2sio4微波介质陶瓷的烧结温度以及保温时间，减少能源消耗，进而开发一种使用性能稳
技术实现思路
1、针对上述
技术介绍
中存在的不足，本专利技术主要针对mg2sio4粉体的制备温度高，mg2sio4微波介质陶瓷烧结温度高的问题，以及在烧结时保温时间长，消耗能量多的问题。而提供一种硅酸镁微波介电陶瓷及其制备方法和应用。该方法基于溶胶凝胶法制备非化学计量比制备mgxsio2+x硅酸盐，降低mgxsio2+x粉体的制备温度，以及降低mgxsio2+x微波介质陶瓷的烧结温度和缩短保温时间，同时减少能源消耗。
2、本专利技术第一个目的是提供一种硅酸镁微波介电陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
3、将硅源和镁源，按化学式mgxsio2+x的化学计量比进行配料，其中，x＝1.8～2.2；
4、将硅源和镁源分别溶于无水乙醇中，获取硅源的乙醇溶液和镁源的乙醇溶液；
5、将镁源的乙醇溶液加入硅源的乙醇溶液中，再加入分散剂，经搅拌陈化成胶；
6、将陈化成胶后的凝胶进行干燥，得到干燥的干凝胶；
7、将干凝胶于850～950℃进行预烧，得到mgxsio2+x陶瓷前驱体粉末；
8、将mgxsio2+x陶瓷前驱体粉末采用固相法制得mgxsio2+x微波介质陶瓷。
9、优选的，所述采用固相法制得mgxsio2+x微波介质陶瓷，包括：
10、将mgxsio2+x陶瓷前驱体粉末加入无水乙醇，进行球磨获得浆料；
11、将浆料干燥获得化合物粉末；
12、将化合物粉末先过120目的标准筛，然后加入粘合剂，经研磨混合均匀后，再通过40目的标准筛获的预成型粉末；
13、将预成型粉末倒入模具中压制成陶瓷生胚；
14、将陶瓷生胚经排胶烧结获得mgxsio2+x微波介质陶瓷。
15、优选的，所述粘合剂为聚乙烯醇，其加入量为8～10wt％。
16、优选的，所述排胶烧结过程，包括：将陶瓷生胚放入高温炉中，设置炉子的升温速率为5℃/min，升温到500～700℃的温度下保持1～2h排胶，然后再按照相同的升温速率升高温度，烧结范围为1200～1400℃，保温1～2h，然后以2℃/min的降温速率降至300～400℃后将程序停止，使炉子自然降温。
17、优选的，球磨过程中，mgxsio2+x陶瓷前驱体粉末与无水乙醇的体积比为1:1。
18、优选的，所述镁源为硝酸镁、氯化镁或硫酸镁；所述硅源为正硅酸乙酯或四乙氧基硅烷。
19、优选的，所述硅源的乙醇溶液浓度为1.0～1.5mol/l。
20、优选的，所述分散剂为peg400，其用量按照溶液质量的2.0wt％进行加入。
21、本专利技术第二个目的是提供一种硅酸镁微波介电陶瓷。
22、本专利技术第三个目的是提供一种硅酸镁微波介电陶瓷在微波通讯元器件中的应用。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
24、本专利技术提供的一种硅酸镁微波介电陶瓷及其制备方法和应用，该方法以mgxsio2+x微波介质陶瓷为例，具体通过溶胶凝胶法，细化晶粒，降低mgxsio2+x粉体的制备温度，采用非化学计量比的方法改变相组成与相含量，使得制备出的mgxsio2+x两相复合，提高样品的致密性，从而降低陶瓷样品的烧结温度，得到具有最佳微波介电性能的陶瓷，制备出的mg1.9sio3.9具备低的介电常数与低的介电损耗，并表现出优异的介电性能，εr＝6.67，qf＝170256ghz，mg2sio4粉体的制备温度从1100℃降低至900℃，烧结温度从1450℃降低至1350℃，保温时间也由3h减少为1h。这是由于陶瓷的初始粉体为活性较大的纳米粉体，烧结保温时间变短，可以抑制晶粒异常长大现象。同时，温度变低也可以抑制氧空位迁移，减少氧空位浓度，减少介电损耗，从而使得其在较低温度时微波介电性能较优。在极大地减少能源的消耗的同时，并仍然保持良好的介电性能，本专利技术可以为6g通讯用谐振器和滤波器等微波通讯元器件材料的制备提供备选方法，具有广阔的应用前景。
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1.一种硅酸镁微波介电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的硅酸镁微波介电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述采用固相法制得MgxSiO2+x微波介质陶瓷，包括：
3.根据权利要求2所述的硅酸镁微波介电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述粘合剂为聚乙烯醇，其加入量为8～10wt％。
4.根据权利要求2所述的硅酸镁微波介电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述排胶烧结过程，包括：将陶瓷生胚放入高温炉中，设置炉子的升温速率为5℃/min，升温到500～700℃的温度下保持1～2h排胶，然后再按照相同的升温速率升高温度，烧结范围为1200～1400℃，保温1～2h，然后以2℃/min的降温速率降至300～400℃后将程序停止，使炉子自然降温。
5.根据权利要求2所述的硅酸镁微波介电陶瓷的制备方法，其特征在于，球磨过程中，MgxSiO2+x陶瓷前驱体粉末与无水乙醇的体积比为1:1。
6.根据权利要求1所述的硅酸镁微波介电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述镁源为硝酸镁、氯化镁或硫酸镁；所述硅源为正硅酸乙酯或四乙氧基硅
7.根据权利要求1所述的硅酸镁微波介电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述硅源的乙醇溶液浓度为1.0～1.5mol/L。
8.根据权利要求1所述的硅酸镁微波介电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述分散剂为PEG400，其用量按照溶液质量的2.0wt％进行加入。
9.一种权利要求1～8任一项所述的方法制得的所述的硅酸镁微波介电陶瓷。
10.一种权利要求9所述的硅酸镁微波介电陶瓷在微波通讯元器件中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种硅酸镁微波介电陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的硅酸镁微波介电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述采用固相法制得mgxsio2+x微波介质陶瓷，包括：
3.根据权利要求2所述的硅酸镁微波介电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述粘合剂为聚乙烯醇，其加入量为8～10wt％。
4.根据权利要求2所述的硅酸镁微波介电陶瓷的制备方法，其特征在于，所述排胶烧结过程，包括：将陶瓷生胚放入高温炉中，设置炉子的升温速率为5℃/min，升温到500～700℃的温度下保持1～2h排胶，然后再按照相同的升温速率升高温度，烧结范围为1200～1400℃，保温1～2h，然后以2℃/min的降温速率降至300～400℃后将程序停止，使炉子自然降温。
5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：张芩宇，傅茂森，郭汉举，刘洋洋，马晓，李宇杰，
申请(专利权)人：深圳陕煤高新技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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