一种低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷，用通式0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3-3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe2O3-xwt.%V2O5表示的材料组成，式中x的取值为0.5～3.0。本发明专利技术低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷的烧结温度可降至900～975℃,克服了陶瓷材料谐振频率温度系数偏大的缺点，保证了材料的温度稳定性。本发明专利技术制备方法所用原料丰富、成本低廉，有利于工业化生产，可广泛应用于低温共烧陶瓷系统、GPS天线、无限局域网用滤波器、多层介质谐振器等微波器件的制造。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子陶瓷及其制造
，涉及一种微波介质材料，特别是一种。
技术介绍
微波介质陶瓷是指应用于微波频段(300MHz 300GHz)电路中作为介质材料完成一种或多种功能的陶瓷材料。理想微波介质陶瓷具有合适的介电常数(L)、高品质因数(QXf)和趋于零的谐振频率温度系数(Tf)。用微波介质陶瓷制作的谐振器、滤波器、微波集成电路基片等元器件，在移动通信、无线局域网、军事通信等现代通信技术中得到了广泛应用。随着现代通信设备向小型化、集成化、高可靠性和低成本化方向发展，以低温共烧陶瓷(Low temperature co-fired ceramic,简称LTCC)技术为基础的多层结构设计是实现元器件微型化的重要途径。LTCC技术除要求微波介质材料具有良好微波介电性能外，还要求其能够与高电导率、低熔点贱金属Ag (960°C)电极匹配共烧。此外，随着通信设备运行频率的不断提高，系统损耗和发热量随之增大，系统稳定性逐渐变差。为克服频率拓宽带来的众多问题，亟需开发高Q值和谐振频率的低、中(15 ^ 彡25)与近零τ f值的微波介质材料。尖晶石结构正钛酸镁(Mg2TiO4)具有优异的微波介电性能(ε r=14,Qxf=150000GHz, τ f=-50ppm/ °C ),其原料丰富、成本低廉，是一种很有发展前景的低ε P高Q值高频用微波介质材料，但其存在烧结温度高(1450°C)与具有较大负Tf值(_50ppm/°C)，从而限制了其进一步商用化。因此，降低烧结温度并改善其Tf值有利于实现Mg2TiO4基介质陶瓷的实际应用。Belous等，报道了等价的Co替代Mg对Mg2TiO4基陶瓷微结构与微波介电性能的影响，即0.93+0.07CaTi03陶瓷，其ε r=17> Qxf=105000G Hz> Tf=5ppm/°C。Huang 等通过 A、B 位取代提高了(MghAx)2(Ti1IBy)O4(A=Zn、Mn、Co，B=Sn)基陶瓷的品质因数QX f值，改善了其烧结特性(可使其烧结温度降低约IO(TC)并选用具有正谐振频率温度系数材料有效调控了其值。吕文中等通过添加ZnNb2O6来改善Mg2TiO4-CaTiO3基陶瓷的烧结性能。Huang等添加0.5wt%B203可将0.92 (MgQ.95CoQ.J2TiO4-0.08 (Caa8Sra2) TiO3复合陶瓷烧结温度降至1200°C，同时具有良好微波介电性能(ε r=18.1, Qxf=95000GHz, τ f=-5ppm/°C )。以上研究表明Mg2TiO4基材料谐振频率得到了有效调控，但烧结温度仍高达1200°C，无法与银电极材料共烧，限制了材料的应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的一个技术问题在于克服上述陶瓷材料烧结温度高的缺点，提供一种烧结温度低且同时保持其优异微波介电性能的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。本专利技术所要解决的另一个技术问题在于为上述低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷提供一种制备方法。解决上述技术问题所采用的技术方案是:该低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷用通式0.9 (Mg0 95Zn0 05) 2 (Ti0 8Sn0 2) O4-0.1 (Ca0 8Sr0 2) Ti0s-3.0wt.%LiF_0.8wt.%Fe203-xwt.%V205 表示的材料组成，式中χ的取值为0.5 3.0。本专利技术χ的取值最佳为1.5。上述低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷的制备方法由下述步骤组成:1、制备(Mg。.95Zn0.05) 2 (Ti。.8Sn0.2) O4 预烧粉按(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4的化学计量比称取原料 MgO、ZnO、TiO2 和 SnO2，将原料与玛瑙球、无水乙醇按质量比为1: 2: 2装入尼龙球磨罐中，充分混合球磨6小时，80 100°C干燥，1150°C预烧 3 小时，制备成(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4 预烧粉。2、制备(Caa8Sra2)TiO3 预烧粉按(Caa8Sra2) TiO3的化学计量比称取原料CaC03、SrCO3和TiO2,将原料与玛瑙球、无水乙醇按质量比为1: 2: 2装入尼龙球磨罐中，充分混合球磨6小时，80 100°C干燥，1100。。预烧3小时，制备成(Caa8Sra2)TiO3预烧粉。3、制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷按0.9 (Mg0 95Zn0.05) 2 (Ti0 8Sn0 2) O4-0.1 (Ca0 8Sr0.2) Ti03_3.0wt.%LiF_0.8wt.%Fe203-xwt.%V205 的化学计量比称取原料(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4 预烧粉、(Caa8Sra2)TiO3 预烧粉、LiF、Fe203和V2O5，装入尼龙球磨罐中，加入玛瑙球和无水乙醇，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1: 2: 2，充分混合球磨6小时，干燥，加入原料质量5%的质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，造粒，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯 900 975°C烧结3 10小时，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。本专利技术的制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷步骤3中，将生坯最佳在950°C烧结5小时。本专利技术通过在正钛酸镁基复合陶瓷中引入烧结助剂LiF-Fe2O3-V2O5,将0.9 (Mg0.95Zn0.05) 2 (Ti0.8Sn0.2) O4-0.1 (Ca0.8Sr0.2) TiO3 基复合陶瓷烧结温度从 1325 °C 降至950°C，同时保持了优异的微波介电性能，从而使该材料与银电极共烧成为可能。这种低温烧结微波介质陶瓷所用原料来源丰富、成本低廉，可广泛应用于低温共烧陶瓷系统，GPS天线、无限局域网用滤波器、多层介质谐振器等微波器件的制造。附图说明图1是实施例1制备的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷的扫描电镜图。图2是实施例1制备的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷的X射线粉末衍射图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步详细说明，但本专利技术不限于这些实施例。实施例1以制备 0.9 (Mg0 95Zn0.05) 2 (Ti0 8Sn0 2) O4-0.1 (Ca0 8Sr0.2) Ti03_3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe203-l.5wt.%V205表示的复合陶瓷材料为例，所用原料及制备方法如下:1、制备(Mg。.95Zn0.05) 2 (Ti。.8Sn0.2) O4 预烧粉按(Mg。.95Zn0.05) 2 (Ti。.8Sn0.2) O4 的化学计量比称取原料 Mg04.285g、ZnO0.455g、Ti023.574g和SnO2L 686g，装入尼龙球磨罐中，加入20g玛瑙球、20g无水乙醇，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1: 2: 2,用行星球磨机球磨6小时,转速为360转/分钟，置于烘箱内80 100°C干燥4小时，装入刚玉坩埚中1150°C预烧3小时，制备成(Mg0.95Zn0.05) 2 (Ti0.8Sn0.2) O4 预烧粉。2、制备(Caa8Sra2) TiO3 预烧粉按(Caa8Sra2)TiO3的化学计量比称取原料 CaC034.226g、SrCO3L本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷，其特征在于：该复合陶瓷用通式0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4?0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3?3.0wt.%LiF?0.8wt.%Fe2O3?xwt.%V2O5表示的材料组成，式中x的取值为0.5～3.0。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，姚国光，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：
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