CN101665353A - 介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐微波介质材料及其制备 - Google Patents

Abstract

本发明属于电子材料与器件技术领域，具体涉及一种介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料及其制备。本发明的介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料的组分为：(1－x％)Ba_1－ySr_yTiO₃+x％AWO₄；其中，A选自Ba、Ca、Mg或Zn，x的取值范围为0wt％＜x％＜100wt％；y的取值范围为0.4≤y≤0.6。本发明的介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料具有高的Q值，低的介电常数，并有一定的介电可调率，可以广泛应用于制备电调谐微波谐振器、滤波器以及微波介质天线等可调微波元器件。

Description

介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐微波介质材料及其制备

技术领域

本发明属于电子材料与器件技术领域，具体涉及一种介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐微波介质材料及其制备。

背景技术

具有高介电常数、低介电损耗、介电常数非线性可调以及其Curie温度可调的钙钛矿结构钛酸锶钡铁电材料在作为微波可调器件方面(如移相器、滤波器、可变电容器以及延迟线等)得到日益广泛关注，尤其在作为微波移相器方面更是目前研究的热点。但具有高介电常数的BST陶瓷材料很难满足其与激励源内部阻抗匹配和高功率的要求，这大大限制了其在微波可调器件领域的应用。Q值是衡量电感器件的主要参数，Q值是指电感器在某一频率的交流电压下工作时，所呈现的感抗与其等效损耗电阻之比。电感器的Q值越高，其损耗越小，效率越高。钛酸锶钡BST材料的介电常数随外加直流电场的变化而变化，当电压从V(0)变到V(app)时，介电常数将产生一增量Δεr＝[ε_r(0)-ε_r(app)]，这个增量与ε_r(0)的比值的百分数成为可调性，即用Tunability(简写为T)＝[ε_r(0)-ε_r(app)]/ε_r(0)×100％来表示。而同时施加一特殊频率的光(微波)时将会产生相应的差相移，达到改变相位的目的。具有这种特性的材料成为电光材料。移相器改变相位角的能力主要由可调性来决定，所以高的可调性对于移相器材料来说是非常必要的。

因此，如何制备出既具有低介电常数、高Q值，又具有一定介电可调特性的材料体系是一个技术难点。

陶瓷复合一直以来都是电子陶瓷材料改性最为常用和最为行之有效的手段之一，通过不同质量比的材料复合，以不同程度和不同方式进入晶体材料的晶格结构中，引起材料微观结构的改变，从而有效地调整和改进材料的相关性能。现有技术中，有研究人员采用MgO、MgAl₂O₆等与不同质量比钛酸锶钡复合，研制得到具有低介电常数、高Q值和一定介电可调特性的陶瓷介质材料体系。陕西师范大学的Peng Liu等人对不同量比钛酸锶钡复合钛酸镁进行了***的研究，获得微波陶瓷介质材料(ε_r＝76.5，δ＝0.0007～10kHz，T＝10.2)。然而，钛酸锶钡复合钨酸盐材料的微波介电可调特性研究尚未见相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料及其制备，该介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料具有高Q值以及介电可调的特性。

本发明的介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料的组分为：(1-x％)Ba_1-ySr_yTiO₃+x％AWO₄；其中，A选自Ba、Ca、Mg或Zn，x％为重量百分比，取值范围为0wt％＜x％＜100wt％，y的取值范围为0.4≤y≤0.6。

较佳的，所述x％的取值范围为5wt％≤x％≤50wt％，进一步优选为20wt％≤x％≤40wt％。

更优选的，所述介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料的组分的通式为：65％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+35％AWO₄，其中，A选自Mg、Zn、Ba或Ca。

所述介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料的组分通式中，元素右下角的数字代表各对应元素的摩尔数；x％代表以所述钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料的总质量计，所述AWO₄的质量百分比；(1-x％)代表以所述钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料的总质量计，所述Ba_1-ySr_yTiO₃的质量百分比。

本发明的介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料的制备方法具体包括如下步骤：

1)采用固相合成法制备混合粉料，具体步骤为：选用含A元素原料粉体、SrCO₃粉体、TiO₂粉体和WO₃粉体作为主要原料，按照(1-x％)Ba_1-ySr_yTiO₃+x％AWO₄中各种元素的摩尔比配料，配好的混合原料中加入氧化锆球和球磨介质，球磨并出料烘干后，再经预烧及研磨得到混合粉料；

2)在步骤1)中制得的混合粉料中加入氧化锆球和球磨介质，球磨并出料烘干后过筛；

3)采用粘结剂对步骤2)中过筛后的粉料进行造粒，在10MPa～100MPa压力下压制成型陶瓷生坯片；

4)将步骤3)中制得的陶瓷生坯片经过排粘处理后进行烧结，即可得到所述钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料。

所述步骤1)中的含A元素原料选自BaCO₃、CaCO₃、MgO或ZnO。

优选的，所述步骤1)中的预烧温度为1000℃～1300℃，预烧时间为2-4小时。

优选的，所述步骤1)和步骤2)中的球磨介质均选自无水乙醇或去离子水，球磨时间均为20～24小时。

优选的，所述步骤1)和步骤2)中的球磨过程中，氧化锆球与球磨料的质量比为1.2～1.5∶1；球磨介质与球磨料的质量比为1.5～3.0∶1。

所述球磨料是指球磨的原料，在步骤1)中球磨的原料是由含A元素原料、SrCO₃、TiO₂和WO₃粉体组成的混合原料，步骤2)中球磨的原料是预烧过的混合粉料。

优选的，所述步骤3)中的粘结剂为质量百分比为8％～10％的聚乙烯醇水溶液。

优选的，所述步骤4)中的排粘处理的温度为550℃～600℃，排粘处理时间为4-10h。

优选的，所述步骤4)中的烧结温度为1200℃～1500℃，烧结时间为2～4小时。

本发明采用传统的电子陶瓷制备工艺，采用AWO₄质量比复合改性，研制得到可用于可调微波器件的高Q值、介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料，且本发明的介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料具有以下主要特点：

(1)该陶瓷材料体系的居里温度可随Ba/Sr和(1-x％)Ba_1-ySr_yTiO₃+x％AWO₄(A＝Ba，Ca，Mg，Zn；x＝0～100；y＝0.4～0.6)质量比在很宽的范围内连续可调，可以根据所设计的可调微波器件的工作温度要求调整材料体系的结构和性能；

(2)通过Ba/Sr和(1-x％)Ba_1-ySr_yTiO₃+x％AWO₄(A＝Ba，Ca，Mg，Zn；x的取值范围是20≤x≤40；y的取值范围为0.4≤y≤0.6)组分比例的变化，陶瓷介质材料的介电常数可连续可调，可以得到介电常数系列化的材料体系，拓宽了材料的应用范围；

(3)具有高Q值(低介电损耗)(Q值可高达650)、低的介电常数(75)，较高的可调率(可调率可高达6.6％)，并且介电常数系列化(即：介电常数可通过改变x的数值调节组分的质量百分比以及随y值的变化调节Ba、Sr比来达到介电常数的可控性)。

(4)其成分以立方Ba_1-ySr_yTiO₃相和四方AWO₄相共存，具有优异的微波介电性能；

(5)采用传统的电子陶瓷制备工艺，工艺简单，成本低，材料体系环保无毒副作用，性能优异，适用于电调谐微波谐振器、滤波器以及微波介质天线等可调微波元器件的材料。

附图说明

图1是65％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+35％ZnWO₄可调微波陶瓷介质材料的X射线衍射分析图谱。

图2是65％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+35％MgWO₄可调微波陶瓷介质材料的X射线衍射分析图谱。

图3是85％Ba_0.6Sr_0.4TiO₃+15％BaWO₄可调微波陶瓷介质材料的X射线衍射分析图谱。

图4是50％Ba_0.4Sr_0.6TiO₃+50％CaWO₄可调微波陶瓷介质材料的X射线衍射分析图谱。

图5是65％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+35％ZnWO₄可调微波陶瓷介质材料的介电常数和损耗与温度的关系曲线。

图6是65％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+35％MgWO₄可调微波陶瓷介质材料的介电常数和损耗与温度的关系曲线。

图7是85％Ba_0.6Sr_0.4TiO₃+15％BaWO₄可调微波陶瓷介质材料的介电常数和损耗与温度的关系曲线。

图8是50％Ba_0.4Sr_0.6TiO₃+50％CaWO₄可调微波陶瓷介质材料的介电常数和损耗与温度的关系曲线。

图9是65％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+35％ZnWO₄可调微波陶瓷介质材料的介电常数与电场强度的关系曲线。

图10是65％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+35％MgWO₄可调微波陶瓷介质材料的介电常数与电场强度的关系曲线。

图11是85％Ba_0.6Sr_0.4TiO₃+15％BaWO₄可调微波陶瓷介质材料的介电常数与电场强度的关系曲线。

具体实施方式

实施例1制备高Q电可调65％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+35％ZnWO₄陶瓷介质材料

分别按照65％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+35％ZnWO₄的摩尔配比，称取BaCO₃、SrCO₃、TiO₂和ZnO、WO₃原料(如表1所示)。

原料来源：BaCO₃(99.8％，Alfa Aesar China LTD.)、SrCO₃(99.0％，Alfa Aesar ChinaLTD.)、TiO₂(99.9％，佛山高新无机材料有限公司)和ZnO(99.99％，国药集团化学试剂有限公司)、WO₃(99.8％，Alfa Aesar China LTD.)

表1.65％Ba_0.5Sr0.5TiO₃+35％ZnWO₄陶瓷介质材料的原料配比

配方	BaCO3	SrCO3	TiO2	ZnO	WO3
						质量/g	9.235	6.909	7.475	2.729	7.771

将上述粉料置于尼龙球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇或去离子水，球磨24小时，出料烘干后在1000℃预烧4小时，研磨后的粉料置于尼龙球磨罐中，加入氧化锆球(氧化锆球与球磨料的质量比为1.2)和去离子水(去离子水与球磨料的质量比为3.0)，球磨24小时，出料烘干后粉体过200目筛；按照传统电子陶瓷制备工艺，采用8％的聚乙烯醇(PVA)作为粘结剂进行造粒，在10MPa压力下，干法压制成直径生坯片和10mm×5mm、12mm×6mm、15mm×7mm、18mm×8mm的圆柱体，经过550℃排粘处理后，样品在空气气氛下，烧结温度为1300℃，保温4小时后，得到65％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+35％ZnWO₄陶瓷样品。将制得的陶瓷样品先进行物相和微结构分析，然后对其两面抛光、被银，烧银后进行介电性能测试，其相关介电性能见表2。

表2.65％Ba0.5Sr0.5TiO₃+35％ZnWO₄介电可调微波陶瓷介质材料的相关介电性能

本实施例中，65％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+35％ZnWO₄介电可调微波陶瓷介质材料的X射线衍射分析图谱如图1所示。图1中的结果显示：其成分以立方Ba_0.5Sr_0.5TiO₃相和四方ZnWO₄相结构共存。

本实施例中，65％Ba0.5Sr0.5TiO₃+35％ZnWO₄介电可调微波陶瓷介质材料的介电常数和损耗与温度的关系曲线如图5所示，图5中的结果显示化学计量比复合ZnWO₄的居里峰随着掺杂量的增加迅速向低温方向移动。

本实施例中，65％Ba0.5Sr0.5TiO₃+35％ZnWO₄介电可调微波陶瓷介质材料的介电常数与电场强度的关系曲线如图9所示，图9中的测试结果表明随ZnWO₄的复合仍存在一定的介电可调性。复合后获得非常理想的微波性能。

实施例2制备高Q值、介电可调的65％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+35％MgWO₄陶瓷介质材料

分别按照65％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+35％MgWO₄的摩尔计量比，称取BaCO₃、SrCO₃、TiO₂和MgO、WO₃原料(具体质量如表3所示)。

原料来源：BaCO₃(99.8％，Alfa Aesar China LTD.)、SrCO₃(99.0％，Alfa Aesar ChinaLTD.)、TiO₂(99.9％，佛山高新无机材料有限公司)和MgO(99.9％，国药集团化学试剂有限公司)、WO₃(99.8％，Alfa Aesar China LTD.)

表3.65％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+35％MgWO₄陶瓷介质材料的原料配比

配方	BaCO3	SrCO3	TiO2	MgO	WO3
						质量/g	9.235	6.909	7.475	1.555	8.945

将上述粉料置于尼龙球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇或去离子水，球磨24小时，出料烘干后在1100℃～1300℃预烧4小时，研磨后的粉料置于尼龙球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇或去离子水，球磨24小时，出料烘干后粉体过200目筛；按照传统电子陶瓷制备工艺，采用10％的聚乙烯醇(PVA)作为粘结剂进行造粒，在100MPa压力下，干法压制成直径生坯片和10mm×5mm、12mm×6mm、15mm×7mm、18mm×8mm的圆柱体，经过600℃排粘处理后，样品在空气气氛下，烧结温度为1500℃，保温2小时后，得到65％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+35％ZnWO₄陶瓷样品。将制得的陶瓷样品先进行物相和微结构分析，然后对其两面抛光、被银，烧银后进行介电性能测试，其相关介电性能见表4。

表4.65％Ba_0.5Sr0.5TiO₃+35％MgWO₄介电可调微波陶瓷介质材料的相关介电性能

本实施例中，65％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+35％MgWO₄介电可调微波陶瓷介质材料的X射线衍射分析图谱如图2所示，图中的结果显示其成分以立方Ba_0.5Sr_0.5TiO₃相和四方MgWO₄相结构共存。

本实施例中，65％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+35％MgWO₄介电可调微波陶瓷介质材料的介电常数和损耗与温度的关系曲线如图6所示，图中的结果显示化学计量比复合MgWO₄居里峰随着掺杂量的增加迅速向低温方向移动。

本实施例中，65％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+35％MgWO₄介电可调微波陶瓷介质材料的介电常数与电场强度的关系曲线如图10所示，测试结果表明随MgWO₄的复合仍存在一定的介电可调性，复合后获得比较理想的微波性能。

实施例3制备85.0％Ba_0.6Sr_0.4TiO₃+15.0％BaWO₄陶瓷介质材料

分别按照85.0％Ba_0.6Sr_0.4TiO₃+15.0％BaWO₄的摩尔配比，称取BaCO₃、SrCO₃、TiO₂和MgO、WO₃原料。

原料来源：BaCO₃(99.8％，Alfa Aesar China LTD.)、SrCO₃(99.0％，Alfa Aesar ChinaLTD.)、TiO₂(99.9％，佛山高新无机材料有限公司)和WO₃(99.8％，Alfa Aesar China LTD.)

表5.85.0％Ba_0.6Sr_0.4TiO₃+15.0％BaWO₄陶瓷介质材料的原料配比

配方	BaCO3	SrCO3	TiO2	WO3
					质量/g	14.382	9.035	9.775	2.709

将上述粉料置于尼龙球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇或去离子水，球磨24小时，出料烘干后在1000℃～1200℃预烧4小时，研磨后的粉料置于尼龙球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇或去离子水，球磨24小时，出料烘干后粉体过200目筛；按照传统电子陶瓷制备工艺，采用8％的聚乙烯醇(PVA)作为粘结剂进行造粒，在10MPa压力下，干法压制成直径

生坯片和10mm×5mm、12mm×6mm、15mm×7mm、18mm×8mm的圆柱体，经过550℃排粘处理后，样品在空气气氛下，烧结温度为1350℃，保温4小时后，得到85.0％Ba_0.6Sr_0.4TiO₃+15.0％BaWO₄陶瓷样品。将制得的陶瓷样品先进行物相和微结构分析，然后对其两面抛光、被银，烧银后进行介电性能测试，其相关介电性能见表6。

表6.85％Ba_0.6Sr_0.4TiO₃+15％BaWO₄介电可调微波陶瓷介质材料的相关介电性能

本实施例中，85％Ba_0.6Sr_0.4TiO₃+15％BaWO₄介电可调微波陶瓷介质材料的X射线衍射分析图谱如图3所示。图3中的结果显示：其成分以立方Ba_0.6Sr_0.4TiO₃相和四方BaWO₄相结构共存。

本实施例中，85％Ba_0.6Sr_0.4TiO₃+15％BaWO₄介电可调微波陶瓷介质材料的介电常数和损耗与温度的关系曲线如图7所示，图7中的结果显示化学计量比复合BaWO₄的居里峰随着掺杂量的增加向低温方向移动并不明显，表明此实施例具有较好的介电可调性。

本实施例中，85％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+15％BaWO₄介电可调微波陶瓷介质材料的介电常数与电场强度的关系曲线如图11所示，图11中的测试结果表明随BaWO₄的复合具有较好介电可调性。

实施例4制备50.0％Ba_0.4Sr_0.6TiO₃+50.0％CaWO₄陶瓷介质材料

分别按照50.0％Ba_0.4Sr_0.6TiO₃+50.0％CaWO₄的摩尔配比，称取BaCO₃、SrCO₃、TiO₂和CaCO₃、WO₃原料。

原料来源：BaCO₃(99.8％，Alfa Aesar China LTD.)、SrCO₃(99.0％，Alfa Aesar ChinaLTD.)、TiO₂(99.9％，佛山高新无机材料有限公司)和CaCO₃(99.99％，国药集团化学试剂有限公司)、WO₃(99.8％，Alfa Aesar China LTD.)

表8.50.0％Ba_0.4Sr_0.6TiO₃+50.0％CaWO₄陶瓷介质材料的原料配比

配方	BaCO3	SrCO3	TiO2	CaCO3	WO3
						质量/g	5.822	6.533	5.891	5.215	12.078

将上述粉料置于尼龙球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇或去离子水，球磨24小时，出料烘干后在1000℃～1200℃预烧4小时，研磨后的粉料置于尼龙球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇或去离子水，球磨24小时，出料烘干后粉体过200目筛；按照传统电子陶瓷制备工艺，采用8％的聚乙烯醇(PVA)作为粘结剂进行造粒，在10MPa压力下，干法压制成直径

生坯片和10mm×5mm、12mm×6mm、15mm×7mm、18mm×8mm的圆柱体，经过550℃排粘处理后，样品在空气气氛下，烧结温度为1350℃，保温4小时后，得到50.0％Ba_0.4Sr_0.6TiO₃+50.0％CaWO₄陶瓷样品。将制得的陶瓷样品先进行物相和微结构分析，然后对其两面抛光、被银，烧银后进行介电性能测试，其相关介电性能见表8。

表8.50％Ba_0.4Sr_0.6TiO₃+50％CaWO₄介电可调微波陶瓷介质材料的相关介电性能

本实施例中，50％Ba_0.4Sr_0.6TiO₃+50％CaWO₄介电可调微波陶瓷介质材料的X射线衍射分析图谱如图4所示。图4中的结果显示：其成分以立方Ba_0.5Sr_0.5TiO₃相和四方CaWO₄相结构共存。

本实施例中，50％Ba_0.4Sr_0.6TiO₃+50％CaWO₄介电可调微波陶瓷介质材料的介电常数和损耗与温度的关系曲线如图8所示，图8中的结果显示化学计量比复合CaWO₄的居里峰随着掺杂量的增加迅速向低温方向移动。

本实施例中，50％Ba_0.4Sr_0.6TiO₃+50％CaWO₄介电可调微波陶瓷介质材料的介电常数与电场强度的关系曲线如图12所示，图12中的测试结果表明随CaWO₄的复合获得非常理想的微波性能。

实施例5制备高Q电可调95％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+5％ZnWO₄陶瓷介质材料

分别按照95％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+5％ZnWO₄的摩尔配比，称取BaCO₃、SrCO₃、TiO₂和ZnO、WO₃原料(如表9所示)。

原料来源：BaCO₃(99.8％，Alfa Aesar China LTD.)、SrCO₃(99.0％，Alfa Aesar ChinaLTD.)、TiO₂(99.9％，佛山高新无机材料有限公司)和ZnO(99.99％，国药集团化学试剂有限公司)、WO₃(99.8％，Alfa Aesar China LTD.)

表9.95％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+5％ZnWO₄陶瓷介质材料的原料配比

配方	BaCO3	SrCO3	TiO2	ZnO	WO3
						质量/g	13.497	10.098	10.925	0.390	1.110

将上述粉料置于尼龙球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇或去离子水，球磨24小时，出料烘干后在1000℃预烧4小时，研磨后的粉料置于尼龙球磨罐中，加入氧化锆球(氧化锆球与球磨料的质量比为1.2)和去离子水(去离子水与球磨料的质量比为3.0)，球磨24小时，出料烘干后粉体过200目筛；按照传统电子陶瓷制备工艺，采用8％的聚乙烯醇(PVA)作为粘结剂进行造粒，在10MPa压力下，干法压制成直径

生坯片和10mm×5mm、12mm×6mm、15mm×7mm、18mm×8mm的圆柱体，经过550℃排粘处理后，样品在空气气氛下，烧结温度为1300℃，保温4小时后，得到95％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+5％ZnWO₄陶瓷样品。经测试，本实施例中制得的陶瓷介质材料具有高Q值、低的介电常数，较高的可调率等特点。

实施例6制备高Q电可调80％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+20％ZnWO₄陶瓷介质材料

分别按照80％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+20％ZnWO₄的摩尔配比，称取BaCO₃、SrCO₃、TiO₂和ZnO、WO₃原料(如表9所示)。

原料来源：BaCO₃(99.8％，Alfa Aesar China LTD.)、SrCO₃(99.0％，Alfa Aesar ChinaLTD.)、TiO₂(99.9％，佛山高新无机材料有限公司)和ZnO(99.99％，国药集团化学试剂有限公司)、WO₃(99.8％，Alfa Aesar China LTD.)

表10.80％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+20％ZnWO₄陶瓷介质材料的原料配比

配方	BaCO3	SrCO3	TiO2	ZnO	WO3
						质量/g	11.366	9.200	8.0	1.559	4.441

将上述粉料置于尼龙球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇或去离子水，球磨24小时，出料烘干后在1000℃预烧4小时，研磨后的粉料置于尼龙球磨罐中，加入氧化锆球(氧化锆球与球磨料的质量比为1.2)和去离子水(去离子水与球磨料的质量比为3.0)，球磨24小时，出料烘干后粉体过200目筛；按照传统电子陶瓷制备工艺，采用8％的聚乙烯醇(PVA)作为粘结剂进行造粒，在10MPa压力下，干法压制成直径

生坯片和10mm×5mm、12mm×6mm、15mm×7mm、18mm×8mm的圆柱体，经过550℃排粘处理后，样品在空气气氛下，烧结温度为1300℃，保温4小时后，得到80％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+20％ZnWO₄陶瓷样品。经测试，本实施例中制得的陶瓷介质材料具有高Q值、低的介电常数，较高的可调率等特点。

实施例7制备高Q电可调60％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+40％ZnWO₄陶瓷介质材料

分别按照60％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+40％ZnWO₄的摩尔配比，称取BaCO₃、SrCO₃、TiO₂和ZnO、WO₃原料(如表9所示)。

原料来源：BaCO₃(99.8％，Alfa Aesar China LTD.)、SrCO₃(99.0％，Alfa Aesar ChinaLTD.)、TiO₂(99.9％，佛山高新无机材料有限公司)和ZnO(99.99％，国药集团化学试剂有限公司)、WO₃(99.8％，Alfa Aesar China LTD.)

表11.60％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+40％ZnWO₄陶瓷介质材料的原料配比

配方	BaCO3	SrCO3	TiO2	ZnO	WO3
						质量/g	8.525	6.377	6.900	3.119	8.881

将上述粉料置于尼龙球磨罐中，加入氧化锆球和无水乙醇或去离子水，球磨24小时，出料烘干后在1000℃预烧4小时，研磨后的粉料置于尼龙球磨罐中，加入氧化锆球(氧化锆球与球磨料的质量比为1.2)和去离子水(去离子水与球磨料的质量比为3.0)，球磨24小时，出料烘干后粉体过200目筛；按照传统电子陶瓷制备工艺，采用8％的聚乙烯醇(PVA)作为粘结剂进行造粒，在10MPa压力下，干法压制成直径

生坯片和10mm×5mm、12mm×6mm、15mm×7mm、18mm×8mm的圆柱体，经过550℃排粘处理后，样品在空气气氛下，烧结温度为1300℃，保温4小时后，得到60％Ba_0.5Sr_0.5TiO₃+40％ZnWO₄陶瓷样品。经测试，本实施例中制得的陶瓷介质材料具有高Q值、低的介电常数，较高的可调率等特点。

Claims (10)

1.一种介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料，其组分为：

(1-x％)Ba_1-ySryTiO₃+x％AWO₄；其中，A选自Ba、Ca、Mg或Zn，x％为重量百分比，取值范围为0wt％＜x％＜100wt％，y的取值范围为0.4≤y≤0.6。

2.如权利要求1所述介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料，其特征在于，所述x％的取值范围为5wt％≤x％≤50wt％。

3.权利要求1或2中任一权利要求所述介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料的制备方法，包括如下步骤：

1)选用含A元素原料粉体、SrCO₃粉体、TiO₂粉体和WO₃粉体作为主要原料，按照(1-x％)Ba_1-ySr_yTiO₃+x％AWO₄中各种元素的摩尔比配料，配好的混合原料中加入氧化锆球和球磨介质，球磨并出料烘干后，再经预烧及研磨得到混合粉料；

2)在步骤1)中制得的混合粉料中加入氧化锆球和球磨介质，球磨并出料烘干后过筛；

3)采用粘结剂对步骤2)中过筛后的粉料进行造粒，然后压制成型陶瓷生坯片；

4)将步骤3)中制得的陶瓷生坯片经过排粘处理后进行烧结，即可得到所述钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料。

4.如权利要求3中所述介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的含A元素原料选自BaCO₃、CaCO₃、MgO或ZnO。

5.如权利要求3中所述介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中的预烧温度为1000℃～1300℃，预烧时间为2-4小时。

6.如权利要求3中所述介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1)和步骤2)中的球磨介质均选自无水乙醇或去离子水，球磨时间均为20～24小时。

7.如权利要求3中所述介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中的粘结剂为质量百分比为8％～10％的聚乙烯醇水溶液。

8.如权利要求3中所述介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中的排粘处理的温度为550℃～600℃，排粘处理的时间为4～10h。

9.如权利要求3中所述介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中的烧结温度为1200℃～1500℃，烧结时间为2～4小时。

10.权利要求1或2中任一权利要求所述介电可调的钛酸锶钡基复合钨酸盐陶瓷介质材料用于制备可调微波元器件。

Images