[發明專利]一種中溫燒結溫度穩定型低損耗微波介質陶瓷材料

有效

• 申請號: 201410166022.5
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN103951428A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 李玲霞;蔡昊成;孫浩;高正東;葉靜;呂笑松
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C04B35/495
• 分類號: C04B35/495;C04B35/622
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張宏祥

技術領域

本發明屬于一種以成分為特征的陶瓷組合物，尤其涉及一種新型中溫燒結溫度穩定型低損耗微波介質陶瓷材料。

背景技術

隨著無線通信設備的爆炸似發展，對新的高品質的微波介質陶瓷材料的需求越來越大。根據器件使用的不同側重，其對介質陶瓷材料的要求主要包含以下三方面：

1.在很多應用領域，器件的面積是制約整體設備性能的關鍵，而器件的小型化需要材料擁有較大的介電常數；

2某些應用中，器件的溫度穩定性扮演著至關重要的角色，而其對應的材料需要具備近零的溫度系數；

3在對選頻特性要求較高的器件中，材料在微波下的Qf值則要求的較為苛刻。

近年來，由于優異的性能，A²⁺B₂⁵⁺O₆的發展引起了廣泛的關注，而在其上發展起來的ZnTiNb₂O₈系微波介質材料，在介電常數和諧振頻率溫度系數上擁有更好的表現。Kim等人對(1-x)ZnNb₂O₆-xTiO₂系的相組成及其微波介電性能進行了研究，指出ZnTiNb₂O₈的微波介電性能為：Q×f＝42500GHz，εr＝34，τf＝-52×10-6/℃。自Kim等人對其微波介電性能進行報道后，國內外還未見對其改性或復合的報道。本發明使用Ca²⁺離子對Zn²⁺離子進行取代，改變了材料的物相組成。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種新型高性能中溫燒結微波介質陶瓷材料及其制備方法，獲得具有優異溫度穩定性的微波介質陶瓷材料。

本發明通過如下技術方案予以實現。

一種中溫燒結溫度穩定型低損耗微波介質陶瓷材料，其化學式為Ca_0.45Zn_0.55TiNb₂O₈；

該中溫燒結溫度穩定型低損耗微波介質陶瓷材料的制備方法，具有如下步驟：

(1)將化學原料ZnO、CaO、Nb₂O₅和TiO₂分別按Ca_0.45Zn_0.55TiNb₂O₈化學計量比稱量配料；

(2)將步驟(1)配置好的化學原料混合，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和去離子水，球磨3～7小時，將球磨后的原料于紅外干燥箱中烘干，過篩；

(3)將步驟(2)過篩后混合均勻的粉料于850℃煅燒，保溫3小時，合成前驅體；

(4)在步驟(3)的前驅體中外加質量百分比為0.70～1.05％聚乙烯醇，放入球磨罐中，加入氧化鋯球和去離子水，球磨8～11小時，烘干后過篩，再用粉末壓片機壓力成型為坯體；

(5)將坯體于1060～1140℃燒結，保溫3～6小時，制成中溫燒結溫度穩定型低損耗微波介質陶瓷材料；

(6)采用網絡分析儀測試微波介質陶瓷材料的微波介電性能。

所述步驟(1)的化學原料的純度大于99.9％。

所述步驟(4)的粉末壓片機以3～7MPa的壓力成型，坯體為Φ10mm×5mm的圓柱；

所述步驟(5)優選的燒結溫度為1120℃。

本發明的Ca_0.45Zn_0.55TiNb₂O₈中溫燒結微波介質陶瓷，其燒結溫度為：1060～1140℃，介電常數為34～40，品質因數為42,000～51,500GHz，諧振頻率溫度系數為-10～11×10^-6/℃。此外，該制備工藝簡單，過程無污染，具有廣闊的應用前景。

具體實施方式

本發明采用純度大于99.9％的化學原料ZnO、CaO、Nb₂O₅、TiO₂制備Ca_0.45Zn_0.55TiNb₂O₈微波介質陶瓷，具體實施例如下：

實施例1

1)將ZnO、CaO、Nb₂O₅、TiO₂分別按摩爾比0.45:0.55:1:1稱量配料；