CN101575208B - 一种低温烧结、低损耗的BaO-CeO2-TiO2系微波介质陶瓷 - Google Patents
一种低温烧结、低损耗的BaO-CeO2-TiO2系微波介质陶瓷 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种低温烧结、低损耗的BaO-CeO2-TiO2系微波介质陶瓷。其制备步骤为:将原料BaCO3、CeO2和TiO2按BaO-CeO2-TiO2摩尔比为1∶1∶1~4混合球磨,预烧处理后二次球磨,加入粘结剂,研磨造粒压制成型,在1180℃~1300℃烧结成瓷;本发明所制备的介质陶瓷的介电常数εr为30~80,品质因数Q为5000~20000。利用本发明提供的微波介质陶瓷,可使介质谐振器与滤波器等适用于特定的微波频段和更大功率的应用,又该材料的低温烧结特性达到降低能耗和工业规模化生产需求。因此,本发明在工业上有极大的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于微波通信***中的介质谐振器、滤波器及介质天线等微波元器件的微波介质陶瓷,尤其涉及一种低温烧结、低损耗的BaO-CeO2-TiO2系微波介质陶瓷。
背景技术
自80年代以来,围绕微波介质谐振器、滤波器、振荡器等的研究开发,大大加速了移动通信机的高性能和小型化。随着电信业的飞速发展,对通信设备***的便携性提出了更高的要求。对微波介质陶瓷基本性能要求为:首先要具有低的介质损耗(高品质因子,适用频率下Q>5000)和低温烧结(<1300℃,降低能耗适于工业化大生产),同时具有适当的介电常数(30<εr<50)值,适用于(5~9GHz)微波频段的微波电路器件要求。BaO-R2O3-TiO2系微波介质陶瓷是广泛应用于1~4GHz无线移动通信的微波通信的微波介质陶瓷体系之一,一般通式为Ba6-3xR8-2xTi18O54(BLT),烧结温度为1350℃~1450℃,具有高介电常数、高品质因数和近零频率温度系数特点。目前,该体系的研究主要集中于R=La、Sm、Nd等体系,而烧结温度高成为限制其广泛应用的主要障碍,因此很有必要进一步研究开发低温烧结且具有低介质损耗的微波介质陶瓷。对Ln=Ce体系研究始于Ce离子的变价性的发现,在H.Sreemoolanadhan等研究的BaO-2CeO2-nTiO2(n=3、4、5)体系中,n=4具有最佳的品质因素为18560,但其εr略显偏低仅27。周东祥等人以BaTO3、CeO2、TiO2为原料按照Ba6-3xR8-2xTi18O54配比制备出的陶瓷体系中,28<εr<31,1600<Q<4900。
发明内容
本发明的目的是提供一种低温烧结的微波介质陶瓷,具有低的介质损耗,适当的介电常数值,近零的谐振频率温度系数。
本发明的技术方案为:一种低温烧结、低损耗的BaO-CeO2-TiO2系微波介质陶瓷,其特征在于原料为BaCO3、CeO2和TiO2,各原料的配比为:BaO-CeO2-TiO2摩尔比为1∶1∶1~4;介质陶瓷的介电常数εr为30~80,品质因数Q为5000~20000。
本发明还提供了上述微波介质陶瓷的制备方法,其具体步骤如下:
有益效果:
本发明提供了一种新型的低温烧结,低损耗的适用于6.5~8.5GHz微波频率的微波介质陶瓷体系,烧结温度低于1260℃,高品质因素Q>5000。本发明符合环保要求,无毒,对环境无污染。利用本发明提供的微波介质陶瓷,可使介质谐振器与滤波器等适用于特定的微波频段和更大功率的应用,又该材料的低温烧结特性达到降低能耗和工业规模化生产需求。因此,本发明在工业上有极大的应用价值。
具体实施方式
下面结合实例进一步说明本发明。
实施例1
称取17.568g BaCO3、15.322g CeO2、7.110g TiO2后,以1∶2∶1的料球水比,加入玛瑙球和去离子水,用行星式球磨机湿法球磨4小时。原料烘干后在1100℃、大气氛围中煅烧,升温速率3℃/min,然后随炉降温。将预烧后的粉料,二次球磨5小时(300转/分)。加入7wt%的PVA粘结剂,研磨造粒1个半小时左右,过60目筛后用粉末压片机压片,将粉料压制成一个厚约3mm,直径13mm的薄圆柱坯体,压力为10MPa左右。将坯体在1200℃下烧结成瓷,升温速率3.5℃/min,保温时间2h,然后随炉降温。
对该微波介质陶瓷材料的测试结果如下:将样品表面抛光,采用Agilient 8722ET网络分析仪,根据Hakki-Coleman法测定介电常数εr和品质因数Q。最佳烧结温度下微波介电性能如下:εr=36,Qf=6761(6.897GHz)。
实施例2
称取14.916g BaCO3、13.010g CeO2、12.074g TiO2后,以1∶2∶2的料球水比,加入玛瑙球和去离子水,用行星式球磨机湿法球磨4小时。原料烘干后在1050℃、大气氛围中煅烧,升温速率3.5℃/min,然后随炉降温。将预烧后的粉料,二次球磨5小时(250转/分)。加入9wt%的PVA粘结剂,研磨造粒1个半小时左右,过80目筛后用粉末压片机压片,将粉料压制成一个厚约3mm,直径13mm的薄圆柱坯体,压力为12MPa左右。将坯体在1260℃下烧结成瓷,升温速率3℃/min,保温时间2h,然后随炉降温。
对该微波介质陶瓷材料的测试结果如下:将样品表面抛光,采用Agilient 8722ET网络分析仪,根据Hakki-Coleman法测定介电常数εr和品质因数Q。最佳烧结温度下微波介电性能如下:εr=32,Qf=8725(7.031GHz)。
实施例3
称取12.960g BaCO3、11.304g CeO2、15.736g TiO2后以1∶2∶2的料球水比,加入玛瑙球和去离子水,用行星式球磨机湿法球磨5小时。原料烘干后在1050℃、大气氛围中煅烧,升温速率3℃/min,然后随炉降温。将预烧后的粉料,二次球磨6小时(300转/分)。加入8wt%的PVA粘结剂,研磨造粒1个半小时左右,过80目筛后用粉末压片机压片,将粉料压制成一个厚约3mm,直径13mm的薄圆柱坯体,压力为12MPa左右。将坯体在1260℃下烧结成瓷,升温速率3.5℃/min,保温时间2h,然后随炉降温。
对该微波介质陶瓷材料的测试结果如下:将样品表面抛光,采用Agilient 8722ET网络分析仪,根据Hakki-Coleman法测定介电常数εr和品质因数Q。最佳烧结温度下微波介电性能如下:εr=45,Qf=19922(6.865 GHz)。
实施例4
称取11.458g BaCO3、9.993g CeO2、18.549g TiO2后以1∶2∶1.5的料球水比,加入玛瑙球和去离子水,用行星式球磨机湿法球磨5小时。原料烘干后在1100℃、大气氛围中煅烧,升温速率3.5℃/min,然后随炉降温。将预烧后的粉料,二次球磨6小时(250转/分)。加入7wt%的PVA粘结剂,研磨造粒1个半小时左右,过60目筛后用粉末压片机压片,将粉料压制成一个厚约3mm,直径13mm的薄圆柱坯体,压力为10MPa左右。将坯体在1260℃下烧结成瓷,升温速率3℃/min,保温时间2h,然后随炉降温。
对该微波介质陶瓷材料的测试结果如下:将样品表面抛光,采用Agilient 8722ET网络分析仪,根据Hakki-Coleman法测定介电常数εr和品质因数Q。最佳烧结温度下微波介电性能如下:εr=30,Qf=15587(8.106GHz)。
Claims (5)
1.一种低温烧结、低损耗的BaO-CeO2-TiO2系微波介质陶瓷,其特征在于原料为BaCO3、CeO2和TiO2,各原料的配比为:BaO-CeO2-TiO2摩尔比为1∶1∶1~4;介质陶瓷的介电常数εr为30~80,品质因数Q为5000~20000。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于步骤 中采用行星式球磨机湿法球磨,加入去离子水以及玛瑙球,料∶球∶水的质量比为1∶2∶1~3;湿法球磨4~5小时。
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