[發(fā)明專利]高品質(zhì)因數(shù)鈮酸釹系微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310047133.X
• 申請(qǐng)日: 2013-02-05
• 公開（公告）號(hào): CN103073292A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張平;宋振坤;王濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/50
• 分類號(hào): C04B35/50;C04B35/622
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 張宏祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種以成分為特征的陶瓷組合物，特別涉及一種添加鈦酸鈣的高品質(zhì)因數(shù)鈮酸釹系微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著人類社會(huì)的進(jìn)度，對(duì)電子材料應(yīng)用于各種電子設(shè)備的組成部件的性能要求趨于多功能化。鈮酸鹽材料是重要的電子材料，具有優(yōu)良的光電性能和非線性光學(xué)性能、良好的光學(xué)效應(yīng)和電學(xué)性能以及變晶相界等獨(dú)特性質(zhì)，是一種很有研究和應(yīng)用價(jià)值的多功能材料，其目前主要用于制造電容器和光電子器件。這一體系材料最初是用于制作多層陶瓷電容器的，后來人們發(fā)現(xiàn)這類材料在微波頻率下具有較高的介電常數(shù)和Q值，而且諧振頻率溫度系數(shù)接近于零。隨著電子信息技術(shù)不斷向高頻化和數(shù)字化方向發(fā)展，對(duì)元器件的小型化，集成化以至模塊化的要求也越來越迫切。因此追求高品質(zhì)因數(shù)、高介電常數(shù)、近零或可調(diào)溫度系數(shù)以及同時(shí)能夠具有多種功能的材料為當(dāng)前電子材料發(fā)展的重要趨勢(shì)。

為了人類能夠與自然更好的相處，同時(shí)能夠使得人類生活在一個(gè)安全的環(huán)境中；近年來無鉛化成為陶瓷材料研究的熱點(diǎn)之一，而鈮酸鹽陶瓷成為無鉛化陶瓷研究的重點(diǎn)之一。稀土鈮酸鹽(LnNbO₄)是一系列結(jié)構(gòu)、相變特性和物理性質(zhì)類似的微波介質(zhì)材料，其中的Ln包括La至Lu的全部稀土元素。當(dāng)Ln被Nd替代時(shí)即為鈮酸釹（NdNbO₄）陶瓷。基于其他研究人員的研究，鈮酸釹陶瓷屬于類鈣鈦礦白鎢礦結(jié)構(gòu)，具有適當(dāng)?shù)慕殡姵?shù)ε_r（19.6），近零的諧振頻率溫度系數(shù)τ_f（-24ppm/℃），但品質(zhì)因數(shù)Q×f較低（33000GHz）。因此，品質(zhì)因數(shù)制約著鈮酸釹陶瓷的應(yīng)用。但目前對(duì)其制備方法和改性的研究還未見專門報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的，是克服現(xiàn)有技術(shù)鈮酸釹（NdNbO₄）系微波介質(zhì)陶瓷品質(zhì)因數(shù)較低的缺點(diǎn)和不足，提供一種以Nd₂O₃、Nb₂O₅為主要原料，加入CaTiO₃為添加劑，采用傳統(tǒng)固相法，具有較高品質(zhì)因數(shù)的鈮酸釹微波介質(zhì)陶瓷。

本發(fā)明通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

一種高品質(zhì)因數(shù)鈮酸釹系微波介質(zhì)陶瓷，其原料組分及摩爾百分比含量為：Nd₂O₃50%，Nb₂O₅50%，外加重量百分比含量0.2~3%的CaTiO₃；

該高品質(zhì)因數(shù)鈮酸釹系微波介質(zhì)陶瓷的的制備方法，具有如下步驟：

(1)將Nd₂O₃、Nb₂O₅按照摩爾比1:1的比例進(jìn)行配料，再按照重量比，以料：去離子水：磨球=1.5：16：14的比例加入聚酯罐中，在球磨機(jī)上球磨6~12小時(shí)，于80~130℃烘干，過40目篩，獲得顆粒均勻的粉料；

⑵將步驟(1)混合均勻的粉料于950~1050℃煅燒4小時(shí)；

⑶在步驟⑵煅燒后的陶瓷粉料中外加入重量百分比為0.2-3%的CaTiO₃，然后放入聚酯罐中，加入去離子水和氧化鋯球后，球磨6-12小時(shí)，烘干；

⑷在步驟⑶烘干后在陶瓷粉料中外加重量百分比為6~8%的石蠟作為粘合劑進(jìn)行造粒，過80目篩，再用粉末壓片機(jī)壓力成型為生坯；

⑸將步驟⑷的生坯于1250~1300℃燒結(jié)，保溫2~5小時(shí)，制得高品質(zhì)因數(shù)鈮酸釹系微波介質(zhì)陶瓷；

⑹測(cè)試所得制品的微波特性。

所述步驟⑴的Nd₂O₃、Nb₂O₅原料的純度大于99.9%。

所述步驟⑵優(yōu)選的預(yù)燒溫度為950℃。

所述步驟⑶優(yōu)選的CaTiO₃加入量為0.8%。

所述步驟⑷的粉末壓片機(jī)的壓力為7MPa。

所述步驟⑷的生坯為直徑10mm，厚度5mm的圓片狀生坯。

所述步驟⑸優(yōu)選的燒結(jié)溫度為1275℃，保溫3小時(shí)。