[发明专利]一种采用Isobam体系凝胶注模成型钇铝石榴石型微波介质陶瓷的方法

说明书

本发明公开了一种采用Isobam体系凝胶注模成型钇铝石榴石型微波介质陶瓷的方法，先按照化学通式Y_3‑xAl_5‑yR_zO₁₂准备原料，将混合物与磨球、溶剂组成预混液，将所得混合浆料置于烘箱中烘干后，置于马弗炉中煅烧，过筛后与消泡剂一起加至Isobam溶液中，注入模具成型，凝胶固化，干燥后排胶，将排胶后的素坯烧结，然后退火，得到最终的微波介质陶瓷材料。本发明采用了Isobam凝胶体系，在恒温水浴的条件下搅拌混合陶瓷浆料来代替常用球磨方法，可高效解决坯体内部致密性不一致的问题，且设备简单，工艺过程可控，极大地提高了浆料的均匀性、分散性，制备出的高质量浆料有利于得到结构均匀性好的钇铝石榴石型陶瓷材料。

技术领域

本发明属于微波介质陶瓷技术领域，具体涉及一种采用Isobam体系凝胶注模成型钇铝石榴石型微波介质陶瓷的方法。

背景技术

微波介质陶瓷是指应用于微波(300MHz～300GHz)频段电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷，是现代通信技术中的关键基础材料，被广泛应用于介质谐振器、滤波器、介质基片、介质波导回路、微波电容、双工器、天线等微波元器件。在高频微波电路中，许多微波器件需要使用介质陶瓷材料作为基板，使得微波陶瓷介质基板材料愈来愈成为微波器件、部件与整机系统中使用的关键性基础材料。陶瓷成型方法有很多种，但总体归纳起来可分为干法成型和湿法成型两种。依据不同粉料的自身要求选取不同的成型方法。凝胶注模成型方式是通过浆料内部的化学反应形成大分子网络结构或陶瓷颗粒网络结构，从而使注入模具内的陶瓷浆料快速凝固为陶瓷坯体，相对于注浆成型有着更为稳定的结构。

凝胶注模成型由美国橡树岭国家实验室研制开发成功。它是通过聚合反应形成的高分子网络固定住粉体颗粒，制备得到高强度的陶瓷，凝胶注模成型是继注浆成型、注射成型之后发展起来的一种近净尺寸成型工艺，与其他成型技术相比较，凝胶注模成型技术具有如下优点：可实现近净尺寸成型，可制备形状复杂的部件，素坯结构均匀机械强度高。因此，该凝胶注成型技术自提出至今的二十多年时间里，凝胶注模成型技术得到了充分地发展。一部分的工作致力于现有的凝胶体系在各种材料和不同领域里的应用，另一部分的研究工作针对基于自由基聚合的凝胶体系固有的不足，发展新型凝胶体系。

在新型凝胶体系研发上，日本可乐丽(Kuraray)株式会社研发出一种水溶性共聚物Isobam，它是异丁烯与马来酸酐的交替共聚物，是一种可溶于碱性水溶液的白色粉末状聚合物。在凝胶注模成型过程中只需添加少量，既作为分散剂又作为交联剂。王锋等人(无机材料学报，2014,31 (3)：305-310)以Isobam作为交联剂，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为泡沫稳定剂和造孔剂，结合固相烧结制备出具有多级孔结构的碳化硅陶瓷，并研究了PMMA添加量、球磨机转速以及烧结温度对多孔陶瓷结构及性能的影响。舒夏等人（无机材料学报，2014,29 (3)：327-330)通过采用Isobam作为交联剂添加到AIN陶瓷浆料中，可在室温空气中自发凝胶成型，制备出鳍状，高热导率的AIN陶瓷。

可见Isobam凝胶体系能满足制备高致密度陶瓷素坯的需求，同时其原料无毒，对环境友好，添加种类和用量都较少，所需设备简单，无特殊环境要求，在常温下工艺稳定，可重复性强，操作简单。然而，目前此种凝胶体系并未在制备钇铝石榴石型微波介质陶瓷中使用，而以Isobam凝胶体系制备钇铝石榴石型微波介质陶瓷，有着诸多优点，可以有效解决坯体内部致密性不一致的问题，使其投入大规模工业生产，因此采用了Isobam凝胶体系来制备钇铝石榴石型微波介质陶瓷。

发明内容

本发明为了解决现有技术中素坯分散不均匀，坯体内部致密性不一致，采用了Isobam凝胶体系，在恒温水浴的条件下搅拌混合陶瓷浆料来代替常用球磨方法，可高效解决坯体内部致密性不一致的问题，且设备简单，工艺过程可控，极大地提高了浆料的均匀性，分散性，制备出的高质量浆料有利于得到结构均匀性好的钇铝石榴石型陶瓷材料。