[发明专利]一种微波介质陶瓷复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种微波介质陶瓷复合材料，其特征在于，

为一种掺杂有Zn²⁺和Mn⁴⁺的堇青石晶体结构材料与TiO₂的复合材料，其中，所述Zn²⁺和Mn⁴⁺协同置换所述堇青石晶格中的Al³⁺；

其中，所述微波介质陶瓷复合材料的化学式为Mg₂Al_4-2x(Mn_0.5Zn_0.5)_2xSi₅O₁₈·yTiO₂，其中，x为摩尔比，0＜x≤0.3，y为重量百分比，0＜y≤10.6wt％。

2.根据权利要求1所述的微波介质陶瓷复合材料，其特征在于，

所述微波介质陶瓷复合材料的化学式为Mg₂Al_3.7Mn_0.15Zn_0.15Si₅O₁₈·yTiO₂，其中，y为重量百分比，0＜y≤10.6wt％。

3.根据权利要求2所述的微波介质陶瓷复合材料，其特征在于，

1.6wt％≤y≤10.6wt％；

所述微波介质陶瓷复合材料的烧结温度为1225℃～1350℃、介电常数5.12～5.82，品质因数为47026GHz～81609GHz，谐振频率温度系数为+2.43ppm/℃～-26.84ppm/℃，且所述谐振频率温度系数随着y的值增大逐渐增加。

4.根据权利要求2或3所述的微波介质陶瓷复合材料，其特征在于，

8.7wt％≤y≤10.6wt％；

所述微波介质陶瓷复合材料的谐振频率温度系数为+2.43ppm/℃～-3.11ppm/℃。

5.一种权利要求1-4中任一项所述的微波介质陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

以MgO、ZnO、Al₂O₃、MnO₂、TiO₂和SiO₂为原料，将所述原料分别进行预处理，得到预设纯度的原料；

按照预设摩尔比例称取满足所述预设纯度的MgO、Al₂O₃、SiO₂、MnO₂、ZnO原料进行混合，进行第一次研磨并烘干；

将第一次研磨并烘干后的粉料进行第一次预烧得到预烧结的粉料；

按照1：y的重量百分比称取所述预烧结的粉料和所述TiO₂原料进行混合；

将混合后的粉料进行第二次研磨并烘干；

将第二次研磨并烘干后的粉料进行第二次预烧结；

将第二次预烧结的粉料进行第三次研磨并烘干；

将第三次研磨并烘干后的粉料进行烧结，得到所述微波介质陶瓷复合材料。

6.根据权利要求5所述的微波介质陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，

所述MgO的预设纯度大于99.9％；

所述ZnO的预设纯度大于99.9％；

所述Al₂O₃的预设纯度大于99.9％；

所述MnO₂的预设纯度大于99％；

所述SiO₂的预设纯度大于99.9％；

所述TiO₂的预设纯度大于99.9％。

7.根据权利要求5所述的微波介质陶瓷复合材料的制备方法，其特征在于，

第一次预烧和第二次预烧的步骤均包括：

设定升温速率为5℃/min升温至1100℃～1200℃保温3～4h，最后以5℃/min控温降温到800℃后自然冷却；

将第三次研磨并烘干后的粉料进行烧结的步骤包括：

将第三次研磨并烘干后的粉料以3℃/min升温至1200℃～1350℃保温3～4h，再以3℃/min控温降温到800℃后关机自然冷却。