[發(fā)明專利]一種MgTiO3基介質(zhì)陶瓷及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210297252.6
• 申請(qǐng)日: 2012-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN102815937A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史非;駱春媛;劉敬肖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/465
• 分類號(hào): C04B35/465;C04B35/622
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李馨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種MgTiO₃基介質(zhì)陶瓷及其制備方法，屬于電子信息材料與元器件領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微波介質(zhì)陶瓷材料是現(xiàn)代通信領(lǐng)域廣泛使用的諧振器、濾波器、介質(zhì)導(dǎo)波回路等微波元器件的關(guān)鍵材料。微波介質(zhì)陶瓷制成的諧振器與金屬空腔諧振器相比，具有溫度穩(wěn)定性好、體積小質(zhì)量輕、原料來源廣、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)逐漸取代了金屬諧振腔。

根據(jù)性能不同可以將微波介質(zhì)材料分為：低Q值、高ε_r材料，中Q值、中ε_r材料和高Q值、低ε_r材料。隨著現(xiàn)代移動(dòng)通信、無線局域網(wǎng)，軍事雷達(dá)等設(shè)備及便攜式終端設(shè)備不斷被擴(kuò)大到高頻率波段，對(duì)材料Q值要求更高。而高Q材料往往具有較低的介電常數(shù)和較高的諧振頻率溫度系數(shù)τ_f值，所以高Q值、低ε_r材料的微波介質(zhì)材料越來越成為人們研究的重點(diǎn)。MgTiO₃具有優(yōu)異的介電性能：ε_r=17，Q×f=160,000GHz，τ_f＝-55ppm/℃，其原料豐富、成本低廉，是一種具有很大發(fā)展前景的高Q介電材料。但是MgTiO₃燒結(jié)溫度高達(dá)1400℃，燒結(jié)溫度范圍窄，對(duì)燒結(jié)工藝要求高（硅酸鹽學(xué)報(bào)，2009,37（2）：259–263），因此，降低燒結(jié)溫度更有利于實(shí)現(xiàn)MgTiO₃介質(zhì)陶瓷的實(shí)際應(yīng)用；另外，力求諧振頻率溫度系數(shù)τ_f接近于0ppm也一直是學(xué)者們追求的目標(biāo)。日本學(xué)者Cho發(fā)現(xiàn)了0.964?MgTiO₃-0.036SrTiO₃基微波介質(zhì)陶瓷材料，獲得的材料的介電性能為：τ_f＝1.3ppm/℃，ε_r=20.76，Q×f＝71,000GHz（Materials?Science?and?Engineering?B,2005,121:48-53）。Huang對(duì)(Mg_0.95M_0.05)TiO₃(M²⁺=Zn、Co)系陶瓷材料做過研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，摻雜Zn、Co等固溶體型燒結(jié)助劑都可以將鈦酸鎂的燒結(jié)溫度降低50～100℃（Journal?of?Alloys?and?Compounds,2008,450,359-363；Materials?Research?Bulletin,2002,37(15):2483-2490）。

童建喜等研究了Li₂O-B₂O₃-SiO₂玻璃（LBS）對(duì)MgTiO₃-CaTiO₃系陶瓷材料的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)向0.97MgTiO₃-0.03CaTiO₃中添加20wt%LBS時(shí)，經(jīng)過890℃燒結(jié)4h，得到的材料的Q×f＝11,640GHz（硅酸鹽學(xué)報(bào),2006,34(11):1335-1340）。添加“玻璃型”燒結(jié)助劑，能大幅度的降低燒結(jié)溫度，但因其在低溫產(chǎn)生大量的玻璃液相，往往會(huì)引起材料的介電性能嚴(yán)重惡化，導(dǎo)致介電損耗增加，品質(zhì)因數(shù)降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明以MgTiO₃、ZnO、Al₂O₃、SiO₂、TiO₂和SrTiO₃為陶瓷基原料。采用固相法制備一種低損耗鈦酸鎂基介質(zhì)陶瓷材料。以AST（Al₂O₃-SiO₂-TiO₂）作為一種添加劑引入鈦酸鎂基介質(zhì)陶瓷中，用來助燒結(jié)、降低介電損耗提高品質(zhì)因數(shù)。本發(fā)明為鈦酸鎂基介質(zhì)陶瓷材料制備提供了一種新的配方和制備方法。

本發(fā)明的目的是提供一種MgTiO₃基介質(zhì)陶瓷的制備方法。

一種MgTiO₃基介質(zhì)陶瓷的制備方法，為固相法，包括預(yù)燒料制備，混料，成型和燒結(jié)的步驟，陶瓷基原料中含有AST粉料，其量為陶瓷基原料總質(zhì)量的0.5～30%。