[发明专利]一种高Q×f值微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种高Q×f值微波介质陶瓷材料及其制备方法，属特种陶瓷材料工艺技术领域。

背景技术

移动通讯设备的普及对微波通讯器材的高度集成化，小型化，高可靠性和低成本提出了更高的要求。由于电磁波在介质波导中的波长仅为自由空间中的(ε_r)^-1/2，因此介质波导的应用可以使波导元件的尺寸缩小到原来的(ε_r)^-1/2倍。另外，由于介质波导的开端存在着完整的磁界面而产生辐射损耗，这又可使整个波导元件的尺寸进一步缩小。总之，只有应用具有良好微波介电性能研究的介质材料，才能使微波器件的高度集成化，小型化，高可靠性和低成本化成为可能。为此，微波介质材料必须具有（1）高的介电常数；（2）高的品质因数Q（低的介电损耗）；（3）接近零的谐振频率温度系数。

在高Q×f值的微波介电材料中，Ba(Mg_1/3Ta_2/3)O₃（BMT）系列的陶瓷材料因具有非常高的Q×f值而备受青睐。但由于Ta₂O₅原料资源有限、而且价格昂贵，加上BMT的制备需要在高温下长时间保温（如1600℃保温24小时），对能源的消耗量很大，因而很大程度上限制了BMT系材料的应用。各国科学家及研究人员都在积极寻找一种新型的可替代BMT系材料的陶瓷材料。

本发明在研究岩盐结构的微波介质陶瓷基础上，提供一种高Q×f值的微波介质陶瓷材料。发明的优势在于以较低廉的原料价格以及相对较低的烧结温度（低于1200℃）制备高Q×f值的微波介质陶瓷材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高Q×f值微波介质陶瓷材料。

为达到上述目的，本发明采用以下方案：

本发明一种高Q×f值微波介质陶瓷材料，其特征在于该材料具有以下化学式：Li_{(6-3x)/(3-2x)}Ti_{(3-3x)/(3-2x)}O_{(9-9x)/(3-2x)}F_3x/(3-2x) (0.05≤x≤0.4)或Li_{(6-3x)/(3-2x)}Sn_{(3-3x)/(3-2x)}O_{(9-9x)/(3-2x)}F_3x/(3-2x) (0.05≤x≤0.40)；其中x为摩尔分数。

本发明一种高Q×f值微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于具有以下的过程和步骤：

a．按照上述各化学式，计算出所需各原料的质量；采用分析纯原料，99.9%的Li₂CO₃；99.7%的TiO₂；99.5%的SnO₂；99.9%的LiF；

b．将称量准确的各种原料倒入树脂球磨罐内，加入酒精和ZrO₂磨球；三者的重量比为：料：球：酒精=1:4:0.8；球磨24小时，混合均匀后出料，将其在100℃下烘干；

c．然后在800℃下煅烧2小时，以合成瓷料；

d．将合成好的上述瓷料倒入球磨罐中进行二次球磨24小时；料、球、酒精的比例不变；出料，浆料烘干后过40目筛；

e．在得到的粉体中加入7-10wt%的浓度为10wt%的聚乙烯醇溶液进行造粒；并过40目筛；

f．将造好粒的粉料放入模具中，在100-150MPa压力下干压成型为10*5mm的圆柱体；然后将成型好的块体在600℃下恒温2小时以除去粘结剂，其升温速率为5℃/min；最后以相同升温速率在850-1200℃下用同样组分的粉料埋粉烧结2小时，最终制的所需的微波介质陶瓷材料。

具体实施方式

现将本发明化学式成分的微波介质陶瓷材料的实施例叙述如下：

实施例1

按照Li_{(6-3x)/(3-2x)}Ti_{(3-3x)/(3-2x)}O_{(9-9x)/(3-2x)}F_3x/(3-2x) (0.05≤x≤0.40)，换算出各原料所需质量，然后准确称量各分析纯原料：Li₂CO₃（99.9%）；TiO₂（99.7%）；LiF（99.9%）。原料配料表如下表1所示。