[发明专利]一种高Q值微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

       本发明属于微波介质材料制造技术领域，特别涉及一种高Q值微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

       近年来，随着移动通讯、卫星通讯的迅速发展，特别是数字卫星电视的发展，中介高Q微波介质陶瓷得到了广泛的研究。中介电常数微波介质陶瓷在微波系统中应用时，必须满足以下要求：介电常数ε_r=30~50，谐振频率温度系数τ_f=0±10ppm/℃，Q×f≥30000GHz。在目前已报道的中介电常数高Q值微波介质陶瓷体系中，xCaTiO₃-（1-x）LnAlO₃（x=0.7，Ln=Nd，La）体系陶瓷因其具有优良的微波介电性能：介电常数ε_r =45~50，谐振频率温度系数τ_f=0±8ppm/℃, Q×f=32000GHz~42000GHz而备受关注。广泛应用于微波介质腔体滤波器的中介电常数高Q值微波介质陶瓷体系还有： SrTiO₃-LaAlO₃体系陶瓷，其ε_r=42，Q×f =30000GHz。

在现有的中介电常数微波介质陶瓷体系中，大部分均采用多种贵重稀土元素，如钕(Nd)、镧（La）等，且含量较大。目前稀土元素仍处于高价位，大大增加了产品成本。同时，为了保证中介高Q微波介质陶瓷在工业生产中的可靠性和稳定性，国内厂家会选择从日韩及欧美厂家购买合成好的xCaTiO₃-（1-x）LnAlO₃体系微波介质陶瓷粉末，大大增加了工业生产成本，并限制了移动通信等领域的微波介质器件的开发利用。

发明内容

为解决现有技术的不足和缺陷，本发明提出了一种高温烧结高Q值微波介质陶瓷及其制备方法。

本发明采用的技术方案是：

一种高Q值微波介质陶瓷，包括主晶相和掺杂剂SrCO₃，所述主晶相成分为xBaTiO₃-(1-x) LaLnO₃，0.45≤x≤0.75。

所述SrCO₃的质量百分比为0.15%~0.8%。

一种制备上述高Q值微波介质陶瓷的方法，包括如下步骤：

（1）将原料与去离子水按质量比1:1混合均匀，并且以氧化锆球为球磨介质，研磨6小时，得到均匀的混合物；所述原料包括质量百分比为25~35%的BaCO₃、15~30%的TiO₂、20~35%的La₂O₃和10~25% 的Ln₂O₃；

（2）将步骤（1）制备的混合物烘干，以80目的筛网过筛，得到干燥粉体； 

（3）将步骤（2）得到的干燥粉体在氧化铝坩锅中煅烧，得到煅烧粉体；

（4）将步骤（3）得到的煅烧粉体与掺杂剂SrCO₃混合均匀，经球磨7~9小时，烘干后，加入聚乙烯醇水溶液进行造粒，压制成型，排胶，烧结，得到高Q值微波介质陶瓷材料。

所述步骤（1）中的BaCO₃的纯度大于或等于99.5%；TiO₂的纯度大于或等于99.5%； La₂O₃的纯度大于或等于99.99%； Ln₂O₃的纯度大于或等于99.99%。

所述步骤（3）中的煅烧条件为：温度1300℃~1355℃，时间4~7小时。

所述步骤（4）中掺杂剂SrCO₃的纯度大于或等于99.0%；

所述步骤（4）中的聚乙烯醇水溶液的浓度为5%，质量百分比为8%~13%；

所述步骤（4）中的排胶条件为：温度500℃，时间1小时；

所述步骤（4）中的烧结条件为：温度1450℃~1580℃，时间5~10小时。