[发明专利]一种提高钛酸锶陶瓷材料介电性能的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，尤其涉及一种以SrTi_1-x(Al_0.5Nb_0.5)_xO₃为化学式，提高制品Qf值并降低τ_f的制备方法。

背景技术

近年来，移动通讯的持续发展对谐振器、滤波器、介质天线等微波元器件的需求日益增长，同时对其性能提出了更高的要求。作为这些元器件关键材料的微波介质陶瓷，特别是高介电常数的微波介质陶瓷，倍受各国研究者的关注。

微波介质陶瓷材料自20世纪90年代产生分化以来，主要朝着探索具有更高介电常数(ε_r>100)的新体系和追求超低损耗化(尤其是中介电常数类)两个重要方向来开展。由于谐振器与滤波器的尺寸与介电常数的平方根成反比，高介电常数的微波介质陶瓷在微波通讯电路中的应用，将大大地促进微波通信设备向微型化、集成化方向快速发展。

发明内容

本发明的目的，是为了在现有技术的基础上进一步提高SrTiO₃陶瓷材料的Qf值并减小τ_f值，以适应电子信息技术高频化和数字化的发展方向。以SrCO₃、TiO₂、Al₂O₃、Nb₂O₅为原料，通过简单固相法制备一种具有高品质因数低τ_f值的微波介质陶瓷材料。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种提高钛酸锶陶瓷材料介电性能的制备方法，具体实施步骤如下：

(1)将原料SrCO₃、TiO₂、Al₂O₃、Nb₂O₅按SrTi_1-x(Al_0.5Nb_0.5)_xO₃，其中x＝0.03～0.15的化学式称量配料；

(2)将步骤(1)配制的粉料放入球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇，球磨6小时；将球磨后的原料置于红外干燥箱中烘干，烘干后过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；

(3)将步骤(2)处理后的粉料于1150℃下煅烧4小时，合成主晶相；

(4)在步骤(3)处理后的粉料中外加质量百分比为0.75％的聚乙烯醇，放入球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇，球磨12小时，烘干后过80目筛，再用粉末压片机以3MPa的压力压制成型为坯体；

(5)将步骤(4)成型后的坯体于1350～1450℃烧结，保温4小时，制成具有低介电损耗、低谐振频率温度系数的钛酸锶陶瓷材料。

所述步骤(2)和步骤(4)的烘干温度为100℃。

所述步骤(2)和步骤(4)的陶瓷粉体与氧化锆球、去离子水的质量比为1：1：2。

所述步骤(4)的坯体为Φ10mm×5mm的圆片。

所述步骤(5)的烧结温度为1400℃。

本发明的有益效果，是提供了一种高介电常数、低介电损耗、低谐振频率温度系数材料及其制备方法，制得的SrTi_1-x(Al_0.5Nb_0.5)_xO₃(x＝0.03,0.05,0.1,0.15)材料介电常数ε_r为72.4～274.0，品质因数Qf值为2946.5GHz～9077.0GHz，电容量温度系数τ_f在587×10^-6/℃～1325×10^-6/℃范围内。该方法显著提升了材料的品质因数，同时降低了τ_f值。

具体实施方式

本发明以SrCO₃(分析纯)、Nb₂O₅(分析纯)、Al₂O₃(分析纯)、TiO₂(分析纯)为初始原料，通过简单固相合成法制备微波介质陶瓷。具体实施例如下：

实施例1