[發明專利]一種低介電常數微波介質陶瓷材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710988698.6
• 申請日: 2017-10-22
• 公開（公告）號: CN107586122A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 蘇聰學;覃杏柳;鄭彬寧
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: C04B35/19
• 分類號: C04B35/19;C04B35/495;C04B35/622;C04B35/626;C04B35/634
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1.一種低介電常數微波介質陶瓷材料，其特征在于所述陶瓷材料的化學組成式為：(1-z)Ca₂Na_6-yLi_yAl₆Si₆O₂₄(XO₄)₂-zTiO₂，其中0.5≤y≤3，0.05≤z≤0.1，z為摩爾比，X為S，Mo或W中的一種；該陶瓷材料的微波介電性能為：介電常數為19.3～21.6，品質因數Qf為43500～67100GHz，諧振頻率溫度系數為-18ppm/℃～7ppm/℃。

2.根據權利要求1所述的低介電常數微波介質陶瓷材料，其特征在于所述的陶瓷材料中，Ca₂Na_6-yLi_yAl₆Si₆O₂₄(XO₄)₂(其中0.5≤y≤3)的結構為藍方石結構，且其品質因數為51000～70600GHz，介電常數為17.2～19.4，諧振頻率溫度系數為負。

3.一種權利要求1所述的低介電常數微波介質陶瓷材料的制備方法，其特征在于它由以下步驟組成：

(1)按照(1-z)Ca₂Na_6-yLi_yAl₆Si₆O₂₄(XO₄)₂-zTiO₂中Ca:Na:Li:Al:Si:X:Ti的摩爾比稱取含各元素的原料，其中0.5≤y≤3，0.05≤z≤0.1，z為摩爾比，X為正六價元素；然后將稱取好的原料進行濕式球磨，球磨2小時；球磨后烘干得到原料混合物粉體，將粉體壓制成塊狀體，在1000℃下保溫4小時，得到樣品燒塊；

(2)將樣品燒塊研磨碎，放入球磨罐內，球磨罐內預先裝有氧化鋯球和去離子水；將球磨罐放進球磨機，設置球磨機的公轉轉速為每分鐘280rpm，濕式球磨2小時后停止；往球磨罐內加入少量分散劑，然后以球磨罐自轉方式，轉速為每分鐘300rpm進行球磨1小時，球磨后烘干得樣品粉體；

(3)將烘干的樣品粉體放入裝有適量一定配比的去離子水和乙醇混合液的球磨罐內，再將該球磨罐放至超聲清洗機中，超聲清洗機中裝有水，球磨罐固定于水中，水的高度為球磨罐高度一半；設定超聲清洗機的加熱保溫程序，加熱清洗機內的水至40℃并在此溫度保溫；然后合上球磨罐蓋子，開啟超聲振動，樣品粉體在密封環境下被超聲振動，超聲頻率為50kHz，超聲振動30分鐘；然后除去球磨罐蓋子，加熱超聲清洗機中水的溫度至95℃并保溫該溫度，超聲振動30分鐘，超聲頻率為30kHz；

(4)超聲振動結束后烘干，得到樣品粉體，然后造粒、過篩，將過篩后的顆粒壓制成型，然后在1075℃～1125℃下燒結4小時成瓷，得到低介電常數微波介質陶瓷材料。

4.根據權利要求3所述的低介電常數微波介質陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述的制備方法中，正六價元素X為S，Mo或W中的一種。

5.根據權利要求3所述的低介電常數微波介質陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述的制備方法中，含各元素的原料為CaCO₃、Na₂CO₃、Li₂CO₃、Al₂O₃、SiO₂、(NH₄)₂SO₄、WO₃、MoO₃和TiO₂。

6.根據權利要求3所述的低介電常數微波介質陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述的分散劑為聚丙烯酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉及聚乙二醇的混合物液體，且該分散劑的添加量為樣品質量的0.1％；聚丙烯酸鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉及聚乙二醇的質量比為3:1:1:1。

7.根據權利要求3所述的低介電常數微波介質陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的去離子水和乙醇混合液由以下配比組成：去離子水重量：乙醇重量＝1：9。