一种硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料、其制备方法及应用技术

本申请属于微波介质陶瓷技术领域，更具体地，涉及一种硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料、其制备方法及应用。本申请提供的硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料的化学表达式为9AO‑B<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;‑6SiO<subgt;2</subgt;，其中，A为Sr<subgt;2/9</subgt;、Ba或固溶体Ba<subgt;1‑x</subgt;Ca<subgt;x</subgt;，B为Al、Y、La、Lu或固溶体Y<subgt;1‑y</subgt;Al<subgt;y</subgt;，1/18≤x≤5/9，0≤y≤1.0，具有性能稳定、介电常数低、微波介电性能优异等优势，其中低介电常数的特性有利于提高电信号在介质材料中传输的速率，优异的微波介电性能能够减少系统工作的损耗、降低发热量并改善稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于微波介质陶瓷，更具体地，涉及一种硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料、其制备方法及应用。

技术介绍

1、微波介质陶瓷是一类用于制造通讯设备中的天线、谐振器与滤波器等核心器件的陶瓷材料，其工作频率介于300mhz～300ghz。随着现代微波通讯技术的发展，5g、6g以及物联网等高速通讯技术逐渐进入更高的工作频率，系统发热和信号时延与损耗等问题日益凸显，亟需改善。

2、从材料角度考量，信号的传输速率与陶瓷材料的介电常数平方根成反比，低介电常数意味着较低的传输延迟；高品质因数意味着较小的介电损耗，能够有效减小信号传输过程中的能量损耗，因此开发低介电常数低和高品质因数的微波介质陶瓷材料是十分必要的。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本申请的目的在于提供了一种硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料、其制备方法及应用，旨在解决现有的微波介质陶瓷材料制备的微波介质陶瓷在高工作频率下，存在信号延迟、系统损耗增加、发热量增大、工作稳定性变差等技术问题，拓宽了低相对介电常数的硅酸盐基微波介质陶瓷材料的选择范围。

2、为实现上述目的，本申请提供了一种硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料，其化学表达式为9ao-b2o3-6sio2，其中，a为sr2/9、ba或固溶体ba1-xcax，b为al、y、la、lu或固溶体y1-yaly，1/18≤x≤5/9，0≤y≤1.0。

3、优选地，上述硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料的介电常数为4.4～12.4，品质因数为3824ghz～32000ghz，谐振频率温度系数为-68.41ppm/℃～25ppm/℃。

4、优选地，上述硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料的化学表达式中，2/9≤x≤5/9，0.5≤y≤1.0。

5、本申请还提供了上述硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：

6、s1、按照化学表达式为9ao-b2o3-6sio2的化学计量比称取srco3、baco3、caco3、al2o3、y2o3、la2o3、lu2o3和sio2原料，其中，a为sr2/9、ba或固溶体ba1-xcax，b为al、y、la、lu或固溶体y1-yaly，1/18≤x≤5/9，0≤y≤1.0，原料混合后进行湿法球磨处理，并经烘干和预烧，得到预烧粉料；

7、s2、将上述预烧粉料进行湿法球磨处理，烘干后得到预烧陶瓷粉体；

8、s3、将上述预烧陶瓷粉体和粘结剂混合进行造粒，加压成型后进行烧结，得到硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料。

9、优选地，步骤s1中，上述湿法球磨处理的具体操作为：将上述原料混合后，在料、球磨球和去离子水的质量比为1:(3～7):(2～3)的条件下球磨3h～6h。

10、优选地，步骤s1中，上述烘干的温度为75℃～90℃，时间为8h～12h。

11、优选地，步骤s1中，上述预烧的温度为1050℃～1200℃，预烧时间为3h～5h。

12、优选地，步骤s2中，上述湿法球磨处理的具体操作为：将上述预烧粉料、球磨球和去离子水在质量比为1:(3～7):(2～3)的条件下球磨3h～6h。

13、优选地，步骤s3中，上述预烧陶瓷粉体和上述粘结剂的质量比为1:(0.05～0.08)。

14、优选地，步骤s3中，上述烧结的温度为1100℃～1400℃，烧结时间为3h～5h。

15、本申请还提供了一种包含上述硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料的微波介质陶瓷温频特性调节剂、微波介质陶瓷或高频器件。

16、总体而言，通过本申请所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

17、(1)本申请提供的硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料，其化学表达式为9ao-b2o3-6sio2，其中a为sr2/9、ba或固溶体ba1-xcax，b为al、y、la、lu或固溶体y1-yaly，1/18≤x≤5/9，0≤y≤1.0，具有介电常数低、微波介电性能优异、性能稳定等优势，其中低介电常数的特性有利于提高电信号在介质材料中传输的速率，优异的微波介电性能可以减少系统工作的损耗、降低发热量并改善稳定性。本申请提供的硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料适用于陶瓷介质波导、monoblock滤波器、介质天线等通信器件的制备，满足通信基站等系统的技术需求，有效扩宽了低介电常数微波介质陶瓷的材料种类，利于低介电常数微波介质陶瓷的实际应用。

18、(2)优选实施例中，本申请提供的硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料的介电常数εr在4.4～12.4之间可调，品质因数q×f在3824ghz～32000ghz之间可调，谐振频率温度系数τf在-68.41ppm/℃～25ppm/℃之间可调，能够作为微波介质陶瓷应用，也能够作为微波介质陶瓷温频特性调节剂应用。

19、(3)本申请提供的硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料的制备工艺简单、操作方便，对环境无污染，原材料成本低廉，生产工艺具有良好稳定性。

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【技术保护点】

1.一种硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述微波介质陶瓷材料的化学表达式为9AO-B2O3-6SiO2，其中，A为Sr2/9、Ba或固溶体Ba1-xCax，B为Al、Y、La、Lu或固溶体Y1-yAly，1/18≤x≤5/9，0≤y≤1.0。

2.根据权利要求1所述的硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料的介电常数为4.4～12.4，品质因数为3824GHz～32000GHz，谐振频率温度系数为-68.41ppm/℃～25ppm/℃。

3.根据权利要求1所述的硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料的化学表达式中，2/9≤x≤5/9，0.5≤y≤1.0。

4.根据权利要求1至3任一项所述的硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述湿法球磨处理的具体操作为：将所述原料混合后，在混合原料、球磨球和去离子水的质量比为1:(3～7):(2～3)的条件下球磨3h～6h。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述烘干的温度为75℃～90℃，烘干时间为8h～12h；

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述湿法球磨处理的具体操作为：将所述预烧粉料、球磨球和去离子水在质量比为1:(3～7):(2～3)的条件下球磨3h～6h。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述预烧陶瓷粉体和所述粘结剂的质量比为1:(0.05～0.08)。

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述烧结的温度为1100℃～1400℃，烧结时间为3h～5h。

10.一种包含权利要求1至3任一项所述的硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料的微波介质陶瓷温频特性调节剂、微波介质陶瓷或高频器件。

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【技术特征摘要】

1.一种硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述微波介质陶瓷材料的化学表达式为9ao-b2o3-6sio2，其中，a为sr2/9、ba或固溶体ba1-xcax，b为al、y、la、lu或固溶体y1-yaly，1/18≤x≤5/9，0≤y≤1.0。

2.根据权利要求1所述的硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料的介电常数为4.4～12.4，品质因数为3824ghz～32000ghz，谐振频率温度系数为-68.41ppm/℃～25ppm/℃。

3.根据权利要求1所述的硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料的化学表达式中，2/9≤x≤5/9，0.5≤y≤1.0。

4.根据权利要求1至3任一项所述的硅酸盐基低介微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述湿法...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄斌炜，雷文，吕文中，杨威，罗真理，程桥，
申请(专利权)人：华中科技大学温州先进制造技术研究院，
类型：发明
国别省市：