CN106220166B - 一种微波介质陶瓷及其制备方法 - Google Patents

一种微波介质陶瓷及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106220166B
CN106220166B CN201610552817.9A CN201610552817A CN106220166B CN 106220166 B CN106220166 B CN 106220166B CN 201610552817 A CN201610552817 A CN 201610552817A CN 106220166 B CN106220166 B CN 106220166B
Authority
CN
China
Prior art keywords
microwave
medium ceramics
ball
additive
hours
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610552817.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106220166A (zh
Inventor
殷旺
吕开明
马才兵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GUANGDONG GOVA ADVANCED MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
GUANGDONG GOVA ADVANCED MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GUANGDONG GOVA ADVANCED MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical GUANGDONG GOVA ADVANCED MATERIAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201610552817.9A priority Critical patent/CN106220166B/zh
Publication of CN106220166A publication Critical patent/CN106220166A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106220166B publication Critical patent/CN106220166B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
    • C04B35/465—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates
    • C04B35/468—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates based on barium titanates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3225—Yttrium oxide or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3251—Niobium oxides, niobates, tantalum oxides, tantalates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3281—Copper oxides, cuprates or oxide-forming salts thereof, e.g. CuO or Cu2O
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3284—Zinc oxides, zincates, cadmium oxides, cadmiates, mercury oxides, mercurates or oxide forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3409—Boron oxide, borates, boric acids, or oxide forming salts thereof, e.g. borax
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance

Abstract

本发明属于微波介质陶瓷技术领域，特别涉及一种微波介质陶瓷及其制备方法。该微波介质陶瓷具有如下化学通式：Ba2Zn4xTi8‑ 2yNb2yO18+4x+y，x＝0.1～0.7，y＝0～0.01；还包含有0～1wt％的添加剂。本发明的微波介质陶瓷介电常数为30～40之间，Q×f>46000GHz，可高达66700GHz，相比于同介电常数的其他体系微波介质陶瓷，本体系Q×f值大，介电损耗低，谐振频率温度系数在‑20PPM/℃～+17PPM/℃之间连续可调。本发明还提供了上述微波介质陶瓷的制备方法，该制备方法简单，烧结温度低，只需1100～1300℃，且符合环保要求，无毒、对环境无污染。

Description

一种微波介质陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明属于微波介质陶瓷技术领域，特别涉及一种微波介质陶瓷及其制备方法。
背景技术
随着现代通信技术的不断发展，移动运营商将面对GSM、CDMA等2G网络，WCDMA、CDMA2000、TD-SCDMA等3G网络与TD-LTE、FDD-LTE等4G网络融合组网所带来的不同制式，相邻频段之间的严重干扰，性能优异的介质滤波器得到广泛关注，也就对微波介质陶瓷提出了介电常数高、Qf高、谐振频率温度系数连续可调的要求。中高介电常数微波介质陶瓷，其值为30到40之间，主要用于1GHz～8GHz的微波军用雷达、卫星通讯及通信***的移动通讯基站中。此类陶瓷的开发研究有助于微波介质陶瓷体系的***化，整体化。目前研究较多的Ba(Zn1/3Nb2/3)O3体系、Ba(Co1/3Nb2/3)O3体系、Ba[(Zn,Co)1/3Nb2/3]O3体系等，但是由于成本太高限制了它的大规模商用。
发明内容
为了克服上述现有技术微波介质陶瓷成本太高的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种低成本的微波介质陶瓷。
本发明另一目的在于提供一种上述微波介质陶瓷的制备方法。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种微波介质陶瓷，具有如下化学通式：Ba2Zn4xTi8-2yNb2yO18+4x+y，x＝0.1～0.7，y＝0～0.01。
上述微波介质陶瓷还包含有0～1wt％的添加剂。
上述微波介质陶瓷，包括以BaCO3、ZnO和TiO2为基础，且用部分Nb5+替换Ti4+复合而成。
上述微波介质陶瓷，介电常数为30～40之间，Q×f>46000GHz，可高达66700GHz，相比于同介电常数的其他体系微波介质陶瓷，本体系Q×f值大，介电损耗低，谐振频率温度系数在-20PPM/℃～+17PPM/℃之间连续可调。
本发明还提供一种上述微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
按照Ba2Zn4xTi8-2yNb2yO18+4x+y的化学计量比，其中，x＝0.1～0.7，y＝0～0.01，将BaCO3、ZnO、Nb2O5和TiO2按比例配料，一次球磨并烘干得到一次混合料；预烧处理，得到预烧料；加入粘结剂，造粒成型后，得到陶瓷生坯；烧结，得到微波介质陶瓷。
当所述微波介质陶瓷中含有添加剂时，制备方法还包括以下步骤：
往制备得到的预烧料中加入添加剂，二次球磨后烘干，得到二次混合料，再加入粘结剂进行后续处理。
所述添加剂的加入量为预烧料质量的0～1％。
在其中一个实施例中，所述添加剂的制备方法为：
将SiO2、B2O3、CaO、CuO和Y2O3混合后球磨，于1300～1400℃熔融10～30min，得到所述添加剂。
在其中一个实施例中，所用SiO2、B2O3、CaO、CuO和Y2O3的质量比为(40～55):(25～35):(15～30):(2～10):(1～10)。
在其中一个实施例中，所用SiO2、B2O3、CaO、CuO和Y2O3的质量比为45:30:18:5:2。
在其中一个实施例中，所述球磨的工艺为：所用料：球：水＝1:(3～4):(2～3)的质量比，转速200～300r/min，球磨时间为20～24小时。
在其中一个实施例中，所述球磨后粉料经干燥、过筛后再进行熔融处理。
在其中一个实施例中，所述熔融后得到的产品经分离、破碎、过筛等操作获得细化的产品再进行使用。
上述微波介质陶瓷的制备方法中：
在其中一个实施例中，所述一次球磨的工艺具体为：所用料：球：水＝1:(3～4):(2～3)的质量比，转速200～300r/min，球磨3～5小时；更具体为：在行星式球磨机中，以锆球作为磨球，去离子水作为球磨介质，按照料：球：水＝1:3:2的质量比球磨3～5小时，所述球磨的转速为250r/min。
在其中一个实施例中，所述预烧处理，得到预烧料的步骤中，所述预烧的条件为：以3～8℃/min的升温速率，升温至800～1000℃，保温3～4小时后冷却。
在其中一个实施例中，所述二次球磨的工艺具体为：所用料：球：水＝1:(3～4):(2～3)的质量比，转速200～300r/min，球磨3～5小时；更具体为：在行星式球磨机中，以锆球作为磨球，去离子水作为球磨介质，按照一次混合料：球：水＝1:3:2的质量比球磨3～5小时，所述球磨的转速为250r/min。
在其中一个实施例中，所述的粘结剂为质量百分含量为6～8％的聚乙烯醇水溶液；所述粘结剂的加入量为反应体系总质量的15～25％。
在其中一个实施例中，所述烧结的条件为：以3～8℃/min的升温速率升温至1100～1300℃，保温2～4小时后冷却。
在其中一个实施例中，所述的烘干均为在80～150℃下烘干。
本发明的微波介质陶瓷介电常数为30～40之间，Q×f>46000GHz，可高达66700GHz，相比于同介电常数的其他体系微波介质陶瓷，本体系Q×f值大，介电损耗低，谐振频率温度系数在-20PPM/℃～+17PPM/℃之间连续可调。其制备方法简单，烧结温度低，只需1100～1300℃，且符合环保要求，无毒、对环境无污染。
附图说明
图1为本发明微波介质陶瓷Ba2Zn4xTi8-2yNb2yO18+4x+y的制备流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
本实施方式中，通过调整Zn的含量可以实现介电常数的30～40之间的调整，频率温度系数的连续可调，并且较大提升了本体系的Q值，降低烧结温度。Nb5+替换Ti4+将抑制Ti的还原，稳定结构，进一步提升Qf值。添加剂的引入降低了烧结温度，抑制Ti的还原，提升Qf值。
具体制备流程图请参阅图1，一实施方式的微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
S310、将BaCO3、ZnO、Nb2O5和TiO2按比例配料，球磨并在80℃～150℃烘干得到一次混合料。
优选的，烘干温度为120℃。
其中，球磨的方法具体为：在行星式球磨机中，以锆球作为磨球，去离子水作为球磨介质，按照一次混合料：锆球：去离子水＝1:3:2的质量比球磨3～5小时。优选的，球磨的转速为250r/min。
可以理解，在其他实施方式中，球磨还可以采用其他形式的球磨机及球磨工艺，但是在本实施方式中，优选为行星式球磨机。
S320、将所述一次混合料进行预烧处理得到预烧料。
优选的，预烧的条件为：以3℃/min的升温速率，升温至800℃～1000℃，保温3～4小时后冷却。
S330、将所述预烧料加入添加剂球磨后在80℃～150℃烘干，得到二次混合料。
优选的，烘干温度为120℃。
其中，球磨的方法具体为：在行星式球磨机中，以锆球作为磨球，去离子水作为球磨介质，按照一次混合料：锆球：去离子水＝1:3:2的质量比球磨3～5小时。优选的，球磨的转速为250r/min。
可以理解，在其他实施方式中，球磨还可以采用其他形式的球磨机及球磨工艺，但是在本实施方式中，优选为行星式球磨机。
S340、在所述二次混合料中加入粘结剂造粒成型后得到陶瓷生坯。
本实施方式中，所述粘结剂为质量百分含量为6％的聚乙烯醇水溶液。聚乙烯醇经高温煅烧后变成CO2和H2O，能全部挥发。优选的，所述粘结剂的加入量为所述二次混合料质量的15～25％。
可以理解，在其他实施方式中，还可以为其他粘结剂，如本领域常用的任意粘结剂，只要有足够的黏性，可以保证良好的成型性和坯体的机械强度，且高温煅烧后能全部挥发，使坯体中不留有粘结剂残留杂质。
所述造粒后成型得到微波介质陶瓷生坯的步骤具体可为：将加入粘结剂的二次混合料，造粒研磨1小时，过80目的筛，然后在80～120MPa压力下将粉料压制成直径高度比约为2.0的圆柱体。优选的，所述压力为100MPa。
S350、将所述陶瓷生坯在1100℃～1300℃烧结，得到微波介质陶瓷。
优选的，将微波介质陶瓷生坯烧结的条件为：以3℃/min的升温速率升温至1100℃～1300℃，保温2～4小时后冷却。
添加剂的制备方法为：
将SiO2、B2O3、CaO、CuO和Y2O3混合后球磨、干燥、过筛后，于1350℃熔融10～30min，分离、破碎、过筛后得到所述添加剂。
优选的SiO2、B2O3、CaO、CuO和Y2O3的质量比为45:30:18:5:2。球磨时间为24小时。
分离方法是用去离子水进行萃取分离，过筛是用200目的筛。
优选的添加剂的加入量是预烧料质量的0～1％。
对上述微波介质陶瓷的测试方法如下：将样品表面抛光，采用Agilent5061B网络分析仪，根据Hakki-Coleman法测定介电常数εr和品质因数Q。
上述微波介质陶瓷的制备方法简单，烧结温度低，且符合环保要求，无毒、对环境无污染。
以下为具体实施例，所用试剂均可从商业渠道获得。
实施例1
取x＝0.25，y＝0称取88.4887g BaCO3、18.2466g ZnO和143.2645g TiO2。将所述称取的原材料、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星磨湿法球磨4小时，在120℃烘干后，在950℃预烧3小时(在大气气氛中)，升温速率为3℃/min，随炉冷却，得到预烧料。
将所述预烧料、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星湿法球磨4小时，在120℃烘干后得到微波介质陶瓷粉料。在所述微波介质陶瓷粉料中加入粉料质量的20％的粘合剂，造粒研磨1小时，过80目的筛，将粉料压制成厚为6mm、直径为13mm的薄圆柱坯体，压力为100MPa，将坯体在1250℃烧结成瓷，升温速率为3℃/min，保温时间为3h，然后随炉冷却，得到微波介质陶瓷。
对所制备的微波介质陶瓷的测试如下：
将所制备的陶瓷样品经过金相、绒布介质表面抛光，采用Agilent 5061B网络分析仪，根据Hakki-Coleman法测定介电常数εr和tanδ，并计算得到品质因子Qf。另外，谐振频率温度系数的测定是将网络分析仪与恒温箱直接相连，测试在20℃～85℃的温度范围内谐振频率的变化值，然后按照如下公式计算出τf值，结果见表1。
实施例2
取x＝0.25，y＝0.005称取88.4046g BaCO3、18.2292g ZnO，142.7705g TiO2和0.5954g Nb2O5。将所述称取的原材料、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星磨湿法球磨4小时，在120℃烘干后，在950℃预烧3小时(在大气气氛中)，升温速率为3℃/min，随炉冷却，得到预烧料。
将所述预烧料、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星湿法球磨4小时，在120℃烘干后得到微波介质陶瓷粉料。在所述微波介质陶瓷粉料中加入粉料质量的20％的粘合剂，造粒研磨1小时，过80目的筛，将粉料压制成厚为6mm、直径为13mm的薄圆柱坯体，压力为100MPa，将坯体在1250℃烧结成瓷，升温速率为3℃/min，保温时间为3h，然后随炉冷却，得到微波介质陶瓷。
对所制备的微波介质陶瓷进行性能测试，方法同实施例1，结果见表1。
实施例3
取x＝0.25，y＝0.01称取88.3207g BaCO3、18.2119g ZnO，142.2775g TiO2和1.1897g Nb2O5。将所述称取的原材料、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星磨湿法球磨4小时，在120℃烘干后，在950℃预烧3小时(在大气气氛中)，升温速率为3℃/min，随炉冷却，得到预烧料。
将所述预烧料、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星湿法球磨4小时，在120℃烘干后得到微波介质陶瓷粉料。在所述微波介质陶瓷粉料中加入粉料质量的20％的粘合剂，造粒研磨1小时，过80目的筛，将粉料压制成厚为6mm、直径为13mm的薄圆柱坯体，压力为100MPa，将坯体在1250℃烧结成瓷，升温速率为3℃/min，保温时间为3h，然后随炉冷却，得到微波介质陶瓷。
对所制备的微波介质陶瓷进行性能测试，方法同实施例1，结果见表1。
表1 实施例1～3微波介电陶瓷性能
编号 x y εr Qf(GHz) τf(PPM/℃)
实施例1 0.25 0 36.11 48700 -0.2
实施例2 0.25 0.005 36.41 54000 +0.2
实施例3 0.25 0.01 36.75 46000 +0.3
实施例4
取x＝0.25，y＝0.005称取88.4046g BaCO3、18.2292g ZnO，142.7705g TiO2和0.5954g Nb2O5。将所述称取的原材料、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星磨湿法球磨4小时，在120℃烘干后，在950℃预烧3小时(在大气气氛中)，升温速率为3℃/min，随炉冷却，得到预烧料。将预烧料与添加剂混合，得到预烧料与添加剂的混合物，其中添加剂的量为预烧料质量的0.2％。
将所述预烧料与添加剂的混合物、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星湿法球磨4小时，在120℃烘干后得到微波介质陶瓷粉料。在所述微波介质陶瓷粉料中加入粉料质量的20％的粘合剂，造粒研磨1小时，过80目的筛，将粉料压制成厚为6mm、直径为13mm的薄圆柱坯体，压力为100MPa，将坯体在1150℃烧结成瓷，升温速率为3℃/min，保温时间为3h，然后随炉冷却，得到微波介质陶瓷。
对所制备的微波介质陶瓷进行性能测试，方法同实施例1，结果见表2。
实施例5
取x＝0.25，y＝0.005称取88.4046g BaCO3、18.2292g ZnO，142.7705g TiO2和0.5954g Nb2O5。将所述称取的原材料、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星磨湿法球磨4小时，在120℃烘干后，在950℃预烧3小时(在大气气氛中)，升温速率为3℃/min，随炉冷却，得到预烧料。将预烧料与添加剂混合，得到预烧料与添加剂的混合物，其中添加剂的量为预烧料质量的0.6％。
将所述预烧料与添加剂的混合物、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星湿法球磨4小时，在120℃烘干后得到微波介质陶瓷粉料。在所述微波介质陶瓷粉料中加入粉料质量的20％的粘合剂，造粒研磨1小时，过80目的筛，将粉料压制成厚为6mm、直径为13mm的薄圆柱坯体，压力为100MPa，将坯体在1150℃烧结成瓷，升温速率为3℃/min，保温时间为3h，然后随炉冷却，得到微波介质陶瓷。
对所制备的微波介质陶瓷进行性能测试，方法同实施例1，结果见表2。
实施例6
取x＝0.25，y＝0.005称取88.4046g BaCO3、18.2292g ZnO，142.7705g TiO2和0.5954g Nb2O5。将所述称取的原材料、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星磨湿法球磨4小时，在120℃烘干后，在950℃预烧3小时(在大气气氛中)，升温速率为3℃/min，随炉冷却，得到预烧料。将预烧料与添加剂混合，得到预烧料与添加剂的混合物，其中添加剂的量为预烧料质量的1％。
将所述预烧料与添加剂的混合物、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星湿法球磨4小时，在120℃烘干后得到微波介质陶瓷粉料。在所述微波介质陶瓷粉料中加入粉料质量的20％的粘合剂，造粒研磨1小时，过80目的筛，将粉料压制成厚为6mm、直径为13mm的薄圆柱坯体，压力为100MPa，将坯体在1150℃烧结成瓷，升温速率为3℃/min，保温时间为3h，然后随炉冷却，得到微波介质陶瓷。
对所制备的微波介质陶瓷进行性能测试，方法同实施例1，结果见表2。
表2 实施例4～6的微波介电陶瓷性能
编号 x y 添加剂 烧结温度 εr Qf(GHz) τf(PPM/℃)
实施例4 0.25 0.005 0.2％ 1150℃ 36.11 59100 +0.1
实施例5 0.25 0.005 0.6％ 1150℃ 36.56 64500 +0.2
实施例6 0.25 0.005 1％ 1150℃ 36.33 59400 +0.2
实施例7
取x＝0.1，y＝0.005称取92.4493g BaCO3、7.6253g ZnO，149.3026g TiO2和0.6226g Nb2O5。将所述称取的原材料、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星磨湿法球磨4小时，在120℃烘干后，在950℃预烧3小时(在大气气氛中)，升温速率为3℃/min，随炉冷却，得到预烧料。将预烧料与添加剂混合，得到预烧料与添加剂的混合物，其中添加剂的量为预烧料质量的0.6％。
将所述预烧料与添加剂的混合物、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星湿法球磨4小时，在120℃烘干后得到微波介质陶瓷粉料。在所述微波介质陶瓷粉料中加入粉料质量的20％的粘合剂，造粒研磨1小时，过80目的筛，将粉料压制成厚为6mm、直径为13mm的薄圆柱坯体，压力为100MPa，将坯体在1150℃烧结成瓷，升温速率为3℃/min，保温时间为3h，然后随炉冷却，得到微波介质陶瓷。
对所制备的微波介质陶瓷进行性能测试，方法同实施例1，结果见表3。
实施例8
取x＝0.25，y＝0.005称取88.4046g BaCO3、18.2292g ZnO，142.7705g TiO2和0.5954g Nb2O5。将所述称取的原材料、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星磨湿法球磨4小时，在120℃烘干后，在950℃预烧3小时(在大气气氛中)，升温速率为3℃/min，随炉冷却，得到预烧料。将预烧料与添加剂混合，得到预烧料与添加剂的混合物，其中添加剂的量为预烧料质量的0.6％。
将所述预烧料与添加剂的混合物、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星湿法球磨4小时，在120℃烘干后得到微波介质陶瓷粉料。在所述微波介质陶瓷粉料中加入粉料质量的20％的粘合剂，造粒研磨1小时，过80目的筛，将粉料压制成厚为6mm、直径为13mm的薄圆柱坯体，压力为100MPa，将坯体在1150℃烧结成瓷，升温速率为3℃/min，保温时间为3h，然后随炉冷却，得到微波介质陶瓷。
对所制备的微波介质陶瓷进行性能测试，方法同实施例1，结果见表3。
实施例9
取x＝0.4，y＝0.005称取84.6990g BaCO3、27.9443g ZnO，136.7861g TiO2和0.5704g Nb2O5。将所述称取的原材料、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星磨湿法球磨4小时，在120℃烘干后，在950℃预烧3小时(在大气气氛中)，升温速率为3℃/min，随炉冷却，得到预烧料。将预烧料与添加剂混合，得到预烧料与添加剂的混合物，其中添加剂的量为预烧料质量的0.6％。
将所述预烧料与添加剂的混合物、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星湿法球磨4小时，在120℃烘干后得到微波介质陶瓷粉料。在所述微波介质陶瓷粉料中加入粉料质量的20％的粘合剂，造粒研磨1小时，过80目的筛，将粉料压制成厚为6mm、直径为13mm的薄圆柱坯体，压力为100MPa，将坯体在1150℃烧结成瓷，升温速率为3℃/min，保温时间为3h，然后随炉冷却，得到微波介质陶瓷。
对所制备的微波介质陶瓷进行性能测试，方法同实施例1，结果见表3。
实施例10
取x＝0.55，y＝0.005称取81.2916g BaCO3、36.8776g ZnO，131.2832g TiO2和0.5475g Nb2O5。将所述称取的原材料、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星磨湿法球磨4小时，在120℃烘干后，在950℃预烧3小时(在大气气氛中)，升温速率为3℃/min，随炉冷却，得到预烧料。将预烧料与添加剂混合，得到预烧料与添加剂的混合物，其中添加剂的量为预烧料质量的0.6％。
将所述预烧料与添加剂的混合物、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星湿法球磨4小时，在120℃烘干后得到微波介质陶瓷粉料。在所述微波介质陶瓷粉料中加入粉料质量的20％的粘合剂，造粒研磨1小时，过80目的筛，将粉料压制成厚为6mm、直径为13mm的薄圆柱坯体，压力为100MPa，将坯体在1150℃烧结成瓷，升温速率为3℃/min，保温时间为3h，然后随炉冷却，得到微波介质陶瓷。
对所制备的微波介质陶瓷进行性能测试，方法同实施例1，结果见表3。
实施例11
取x＝0.7，y＝0.005称取78.1477g BaCO3、45.1199g ZnO，126.2059g TiO2和0.5263g Nb2O5。将所述称取的原材料、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星磨湿法球磨4小时，在120℃烘干后，在950℃预烧3小时(在大气气氛中)，升温速率为3℃/min，随炉冷却，得到预烧料。将预烧料与添加剂混合，得到预烧料与添加剂的混合物，其中添加剂的量为预烧料质量的0.6％。
将所述预烧料与添加剂的混合物、锆球及去离子水以1:3:2的质量比，用行星湿法球磨4小时，在120℃烘干后得到微波介质陶瓷粉料。在所述微波介质陶瓷粉料中加入粉料质量的20％的粘合剂，造粒研磨1小时，过80目的筛，将粉料压制成厚为6mm、直径为13mm的薄圆柱坯体，压力为100MPa，将坯体在1150℃烧结成瓷，升温速率为3℃/min，保温时间为3h，然后随炉冷却，得到微波介质陶瓷。
对所制备的微波介质陶瓷进行性能测试，方法同实施例1，结果见表3。
表3 实施例7～11的微波介电陶瓷性能
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种微波介质陶瓷，其特征在于具有如下化学通式：Ba2Zn4xTi8-2yNb2yO18+4x+y，x=0.1～0.7，y=0～0.01；y不为0；
还包含有0～1 wt%的添加剂；添加剂的含量不为0；
所述添加剂的制备方法为：将SiO2、B2O3、CaO、CuO和Y2O3混合后球磨，于1300～1400℃熔融10～30 min，得到所述添加剂。
2.根据权利要求1所述的微波介质陶瓷，其特征在于：所用SiO2、B2O3、CaO、CuO和Y2O3的质量比为（40～55）:（25～35）:（15～30）:（2～10）:（1～10）；所述球磨的工艺为：所用料：球：水=1:（3～4）:（2～3）的质量比，转速200～300 r/min，球磨时间为20～24小时。
3.一种权利要求1所述的微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于包括以下步骤：按照Ba2Zn4xTi8-2yNb2yO18+4x+y的化学计量比，其中，x=0.1～0.7，y=0～0.01，将BaCO3、ZnO、Nb2O5和TiO2按比例配料，一次球磨并烘干得到一次混合料；预烧处理，得到预烧料；往制备得到的预烧料中加入添加剂，二次球磨后烘干，得到二次混合料，再加入粘结剂，造粒成型后，得到陶瓷生坯；烧结，得到微波介质陶瓷。
4.根据权利要求3所述的微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于：所述一次球磨的工艺具体为：所用料：球：水=1:（3～4）:（2～3）的质量比，转速200～300 r/min，球磨3～5小时；所述预烧的条件为：以3～8℃/min的升温速率，升温至800～1000℃，保温3～4小时后冷却；所述烧结的条件为：以3～8℃/min的升温速率升温至1100～1300℃，保温2～4小时后冷却。
5.根据权利要求3所述的微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于：所述二次球磨的工艺具体为：所用料：球：水=1:（3～4）:（2～3）的质量比，转速200～300 r/min，球磨3～5小时。
6.根据权利要求3所述的微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于：所述的粘结剂为质量百分含量为6～8%的聚乙烯醇水溶液；所述粘结剂的加入量为反应体系总质量的15～25 %；所述的烘干为在80～150℃下烘干。
CN201610552817.9A 2016-07-12 2016-07-12 一种微波介质陶瓷及其制备方法 Active CN106220166B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610552817.9A CN106220166B (zh) 2016-07-12 2016-07-12 一种微波介质陶瓷及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610552817.9A CN106220166B (zh) 2016-07-12 2016-07-12 一种微波介质陶瓷及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106220166A CN106220166A (zh) 2016-12-14
CN106220166B true CN106220166B (zh) 2018-04-03

Family

ID=57520605

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610552817.9A Active CN106220166B (zh) 2016-07-12 2016-07-12 一种微波介质陶瓷及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106220166B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108793994A (zh) * 2018-08-15 2018-11-13 天津大学 一种施主掺杂中介电常数微波介质陶瓷及其制备方法
CN111233460B (zh) * 2020-01-19 2022-04-19 深圳振华富电子有限公司 微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN111925210B (zh) * 2020-08-21 2022-05-03 广东国华新材料科技股份有限公司 一种金属化合物和微波介质陶瓷及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5769607A (en) * 1980-10-16 1982-04-28 Alps Electric Co Ltd Dielectric porcelain
CN1389432A (zh) * 2001-06-01 2003-01-08 天津大学 微波多层陶瓷电容器的介质及其制造方法
CN101613200A (zh) * 2009-07-21 2009-12-30 西安交通大学 一种低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN101891467A (zh) * 2010-07-21 2010-11-24 西南科技大学 微波介质谐振器用陶瓷制备方法
CN104108929A (zh) * 2014-05-26 2014-10-22 电子科技大学 一种低温烧结复合微波介质陶瓷材料及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5769607A (en) * 1980-10-16 1982-04-28 Alps Electric Co Ltd Dielectric porcelain
CN1389432A (zh) * 2001-06-01 2003-01-08 天津大学 微波多层陶瓷电容器的介质及其制造方法
CN101613200A (zh) * 2009-07-21 2009-12-30 西安交通大学 一种低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN101891467A (zh) * 2010-07-21 2010-11-24 西南科技大学 微波介质谐振器用陶瓷制备方法
CN104108929A (zh) * 2014-05-26 2014-10-22 电子科技大学 一种低温烧结复合微波介质陶瓷材料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《BaO-TiO2-ZnO-Nb2O5***微波陶瓷的相转变机制与介电性能》;苏皓等;《天津大学学报》;20060325;第39卷(第3期);第379页左栏第3段-第4段 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106220166A (zh) 2016-12-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6579817B2 (en) Dielectric ceramic composition and method for producing the same, and device for communication apparatus using the same
CN106220166B (zh) 一种微波介质陶瓷及其制备方法
CN101691297B (zh) 铁氧体/陶瓷复合材料及其制备方法和应用
CN106904960A (zh) 一种Mg2SiO4‑Li2TiO3复合体系LTCC材料及其制备方法
CN108516826B (zh) 一种含Sn中介微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN1903786A (zh) 环保低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN107117967B (zh) 一种低温烧结复合微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN108516825A (zh) 一种低介电微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN101362647A (zh) 锂基低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备
CN113087507A (zh) 低介硅酸镁微波介质陶瓷材料及其制备方法
WO2023159896A1 (zh) 一种硅酸盐系低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN114804897B (zh) 一种陶瓷用烧结助剂及制法、锆酸锌微波介质陶瓷及制法
CN108218406A (zh) 低介电常数低损耗的低温共烧陶瓷材料及其制备方法
CN102531558A (zh) 一种低温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN101164968B (zh) 复合微波介质陶瓷材料
CN101538159B (zh) 一种低温烧结的中介电常数微波介质陶瓷及其制备方法
CN105130418A (zh) 一种Li-Nb-Ti系微波介质陶瓷材料
CN107382314A (zh) 一种钡基复合钙钛矿结构的微波介质陶瓷
CN110357607A (zh) 一种mas-lt复合微波介质陶瓷及其制备方法
CN111574213B (zh) 一种低介电常数ltcc材料及其制备方法
CN111925210B (zh) 一种金属化合物和微波介质陶瓷及其制备方法
CN101531511A (zh) 一种低温烧结的高热稳定微波介电陶瓷材料及其制备方法
CN104311029B (zh) 温度稳定型中介电常数微波介电陶瓷Bi2La4Ti5O19
CN109761601B (zh) 一种zhts微波介质陶瓷及其制备方法
CN109761603B (zh) 一种bcsltm-sa复合微波介质陶瓷及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant