一種中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法
【專利摘要】一種中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法，該微波介質(zhì)陶瓷材料的化學(xué)通式為Ca(Fe,Nb)1-x/2TixO3，將CaCO3、TiO2混合，經(jīng)濕式球磨，得到樣品A；將CaCO3、Nb2O5、Fe3O4混合，經(jīng)濕式球磨，得到樣品B；將樣品A、B混合，經(jīng)過濕式球磨，烘干得混合粉末C，向混合粉末C中加入聚乙烯醇水溶液，并進(jìn)行造粒，過篩，干壓成型，在空氣氣氛下燒結(jié)。本發(fā)明制備方法簡單，周期短，適合大批量生產(chǎn)；本發(fā)明制得的陶瓷材料可用作微波介質(zhì)材料，致密度在97%以上；且在保持中高介電常數(shù)的同時具有很高的材料品質(zhì)因數(shù)，以及穩(wěn)定的溫度系數(shù)，該微波介質(zhì)陶瓷材料具有中高介電常數(shù)以及近零諧振頻率溫度系數(shù)。
【專利說明】ー種中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通訊系統(tǒng)中使用的介電陶瓷材料，具體涉及ー種中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代通訊中諧振器、濾波器、介質(zhì)基片、介質(zhì)導(dǎo)波回路等元器件的發(fā)展，微波介質(zhì)材料在其中的應(yīng)用正發(fā)揮著越來越大的作用，性能優(yōu)良的微波介質(zhì)陶瓷材料需要滿足以下條件:(I)在微波波段下?lián)碛斜M可能高的介電常數(shù)，有利于實(shí)現(xiàn)設(shè)備小型化；(2)對于非低介電常數(shù)材料，其諧振頻率溫度系數(shù)接近于零的范圍為_20ppm/°C〈 Tf〈20ppm/°C，對于低介電常數(shù)材料其范圍為_10ppm/°C < T f〈10ppm/°C，這是保證微波設(shè)備穩(wěn)定性的重要因素；(3)在微波波段下?lián)碛斜M可能小的介電損耗，要求微波介質(zhì)材料具有高品質(zhì)因數(shù)，Qf值至少大于3000。盡管應(yīng)用上有迫切需求，但目前可以滿足微波介質(zhì)器件要求的穩(wěn)定性好的高介電常數(shù)材料體系較少。
[0003]目前中高h(yuǎn)和高Qf值的微波介質(zhì)陶瓷，主要有:(I)以Ba(Zr、SrOTiO4等為基的 MWDC 材料，其 e r ^ 40，f=3 ~4GHz，Q= (6 ~9) X IO3, x f〈5ppm/ °C，多用于 4 ~8GHz頻率范圍內(nèi)的介質(zhì)諧振器；(2) CahLn2xZVTiO3 (Ln=La, Sm、Nd等)、復(fù)合鈣鈦礦結(jié)構(gòu)CaO-Li2O-Ln2O3-TiO2等高し微波介 質(zhì)陶瓷雖然具有較高的介電常數(shù)(>90)，但是因其諧振頻率溫度系數(shù)(>20ppm/°C)或品質(zhì)因數(shù)較低(Qf~5000GHz)而不能滿足エ業(yè)需要；(3)鉛基系列材料的微波介電性能雖然較為良好，但是因其含鉛會對環(huán)境等造成危害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的問題，提供ー種中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料及其制備方法，本發(fā)明制得的陶瓷材料可用作微波介質(zhì)材料，致密度在97%以上，在保持中高介電常數(shù)的同時具有很高的材料品質(zhì)因數(shù)，以及穩(wěn)定的溫度系數(shù)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0006]ー種中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料，該微波介質(zhì)陶瓷材料的化學(xué)通式為Ca (Fe, Nb) h/2Tix03，其中，0 < x < I。
[0007]所述0.35 < X < 0.45。
[0008]所述微波介質(zhì)陶瓷材料是基于ABO3類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的固溶體。
[0009]所述微波介質(zhì)陶瓷材料介電常數(shù)37〈 e /165，頻率與品質(zhì)因數(shù)的乘積Qf>8000，諧振頻率溫度系數(shù) _66ppm/°C < T f<420ppm/°C。
[0010]上述中高介電常數(shù)陶瓷材料的制備方法，包括以下步驟:
[0011]I)將CaC03、TiO2按摩爾比1:1混合,經(jīng)濕式球磨,得到樣品A ；
[0012]將CaC03、Nb2O5'Fe3O4按摩爾比50:12.5:8.3混合，經(jīng)濕式球磨，得到樣品B ；
[0013]2)將樣品A、樣品B分別在80~100°C下烘干后，再在980~1100°C下空氣氣氛中預(yù)燒2~5小時，得到粉末A和粉末B ；[0014]3)將粉末A和粉末B分別進(jìn)行濕式球磨并烘干，然后將烘干的粉末A和烘干的粉末B混合并進(jìn)行濕式球磨，球磨均勻后烘干得到混合粉末C，向混合粉末C中加入聚乙烯醇水溶液進(jìn)行造粒，過篩，干壓成型，得到樣品D ；
[0015]4)將樣品D在1270~1350°C、空氣氣氛下燒結(jié)，得到中高介電常數(shù)的高品質(zhì)微波介質(zhì)陶瓷材料。
[0016]所述CaC03、TiO2, Nb2O5 和 Fe3O4 的純度均大于 99%。
[0017]所述步驟3)中聚乙烯醇水溶液質(zhì)量濃度為1_10%。
[0018]所述步驟4)中燒結(jié)時間為2-8小吋。
[0019]所述步驟I)-步驟3)中濕式球磨以無水こ醇為溶劑,濕式球磨的時間為4_6h。
[0020]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有的有益效果:本發(fā)明通過以CaC03、TiO2, Nb2O5和Fe3O4為原料，原料無揮發(fā)性和毒性，且易于獲取，價格較低，采用濕式球磨并烘干后，加入聚乙烯醇水溶液，并經(jīng)過造粒，過篩，干壓成型，燒結(jié)，得到中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料，本發(fā)明制備方法簡單，周期短，適合大批量生產(chǎn)；本發(fā)明制得的陶瓷材料可用作微波介質(zhì)材料，致密度在97%以上；
[0021]本發(fā)明制得陶瓷材料在保持中高介電常數(shù)的同時具有很高的材料品質(zhì)因數(shù)，以及穩(wěn)定的溫度系數(shù)，通過微波介電性能測試，該微波介質(zhì)陶瓷材料具有中高介電常數(shù)和品質(zhì)因數(shù)以及近零諧振頻率溫度系數(shù)，其介電常數(shù)37〈e/165，Qf>8000, -66ppm/°C < x f<420ppm/°C ;該微波介質(zhì)陶瓷材料對保存和使用環(huán)境無特殊要求，成品致密性好，微波介電性能佳，具有廣泛的應(yīng)用前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
`[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例4制備的微波介質(zhì)陶瓷材料的物相組成成分；
[0023]圖2為本發(fā)明制備的微波介質(zhì)陶瓷材料的微觀形貌照片。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做詳細(xì)說明。本發(fā)明中的中高介電常數(shù)的范圍為37 ~165。
[0025]本發(fā)明提供的中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料的化學(xué)通式為:
[0026]Ca (Fe, Nb) ^y2TixO3,其中，0 < x < I ;所述微波介質(zhì)陶瓷材料是基于ABO3類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)固溶體；其中，A表示Ca，B表示Fe、Nb、Ti中的ー種或幾種。本發(fā)明制備得到的中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料可用于介質(zhì)諧振器、濾波器、振蕩器等微波元器件中。
[0027]對本發(fā)明制得的中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料采用開腔法用微波頻率的TEtlll模式分析介電性能。諧振頻率溫度系數(shù)的溫度測量范圍為25~85°C。通過微波介電性能測試，該微波介質(zhì)陶瓷材料具有高介電常數(shù)和品質(zhì)因數(shù)以及近零諧振頻率溫度系數(shù)，其介電常數(shù) 37く e r〈165，Qf>8000, -66ppm/°C < 丁 f〈420ppm/°C。
[0028]本發(fā)明以CaO、Fe3O4, Nb2O5, TiO2按不同摩爾比例混合，采用傳統(tǒng)固相燒結(jié)法制備中高介電常數(shù)陶瓷材料，具體制備步驟如下，:
[0029]I)將CaC03、Ti02按摩爾比1:1混合，以無水こ醇為溶剤，經(jīng)濕式球磨4_6小時，得到樣品A ；[0030]將0&0)3、他205、？6304按摩爾比50:12.5:8.3混合，以無水こ醇為溶劑，經(jīng)濕式球磨4-6小時，得到樣品B ;其中，CaCO3、Ti02、Nb2O5和Fe3O4的純度均大于99% ；
[0031]2)將樣品A、樣品B分別在80~100°C下烘干后，再在980~1100°C下空氣氣氛中預(yù)燒2~5小時，得到粉末A和粉末B ； [0032]3)將粉末A和粉末B分別進(jìn)行濕式球磨并烘干，得到的烘干的粉末A和烘干的粉末B，將烘干的粉末A和烘干的粉末B以任意摩爾比例混合，再經(jīng)過濕式球磨，烘干得到混合粉末C，向混合粉末C中加入質(zhì)量濃度為1-10%的聚乙烯醇水溶液，并進(jìn)行造粒，過上層為60目下層為120目的雙層篩網(wǎng)，取兩篩之間產(chǎn)物，然后，干壓成型，得到樣品D，其中，濕式球磨中采用無水こ醇為溶劑；
[0033]4)將樣品D在1270~1350°C、空氣氣氛下燒結(jié)2_8小時，得到中高介電常數(shù)的高品質(zhì)微波介質(zhì)陶瓷材料。
[0034]下面通過具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0035]實(shí)施例1
[0036]I)將CaC03、Ti02按摩爾比1:1混合，以無水こ醇為溶劑,經(jīng)濕式球磨4小時,得到樣品A ；
[0037]將0&0)3、他205、？6304按摩爾比50:12.5:8.3混合，以無水こ醇為溶劑，經(jīng)濕式球磨4小時，得到樣品B ;其中，CaCO3、Ti02、Nb2O5和Fe3O4的純度均大于99% ；
[0038]2)將樣品A、樣品B分別在80°C下烘干，再在1100°C下空氣氣氛中預(yù)燒2小時，得到粉末A和粉末B ；
[0039]3)將粉末A和粉末B分別進(jìn)行濕式球磨5h并烘干，得到烘干的粉末A和烘干的粉末B，將烘干的粉末A和烘干的粉末B按摩爾比90: 10混合，再經(jīng)過濕式球磨4h，烘干后得到混合粉末C，向混合粉末C中加入作為有機(jī)粘結(jié)劑的質(zhì)量濃度為1%的聚乙烯醇水溶液，并進(jìn)行造粒，過上層為60目下層為120目的雙層篩網(wǎng)，取兩篩之間產(chǎn)物，然后在IMpa下干壓成型，得到樣品D ;其中，濕式球磨中以無水こ醇為溶剤；干壓成型所需造粒后的顆粒質(zhì)量約為1.5~2.5g,制得的樣品D為直徑8~12mm,厚度4~6mm的柱狀結(jié)構(gòu)；
[0040]4)將樣品D在500°C下排出聚乙烯醇水溶液后，再在1270°C、空氣氣氛下燒結(jié)2小時，得到中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料，其化學(xué)式為Ca(FhNb)atl5Tia9Op
[0041]本實(shí)施例制得的中高介電常數(shù)的高品質(zhì)微波介質(zhì)陶瓷材料，經(jīng)測試，介電性能為介電常數(shù)e f 121，頻率與品質(zhì)因數(shù)的乘積Qf=9IOOGHz，諧振頻率溫度系數(shù)T f=417ppm/°C。
[0042]實(shí)施例2
[0043]I)將CaC03、Ti02按摩爾比1:1混合，以無水こ醇為溶剤，經(jīng)濕式球磨5小時，得到樣品A ；
[0044]將0&0)3、他205、？6304按摩爾比50:12.5:8.3混合，以無水こ醇為溶劑，經(jīng)濕式球磨4小時，得到樣品B ;其中，CaCO3、Ti02、Nb2O5和Fe3O4的純度均大于99% ；
[0045]2)將樣品A、樣品B分別在90°C下烘干后，再在1000°C下空氣氣氛中預(yù)燒5小時，得到粉末A和粉末B ；
[0046]3)將粉末A和粉末B分別進(jìn)行濕式球磨6h并烘干，得到烘干的粉末A和烘干的粉末B，將烘干的粉末A和烘干的粉末B按摩爾比70:30混合，再經(jīng)過濕式球磨4h，烘干后得到混合粉末C，向混合粉末C中加入質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇水溶液，并進(jìn)行造粒，過上層為60目下層為120目的雙層篩網(wǎng)，取兩篩之間產(chǎn)物，然后在20Mpa下干壓成型，得到樣品D ;其中，濕式球磨中以無水こ醇為溶劑；干壓成型所需造粒后的顆粒質(zhì)量約為1.5~2.5g，制得的樣品D為直徑8~12mm,厚度4~6mm的柱狀結(jié)構(gòu)；
[0047]4)將樣品D在600°C下排出聚乙烯醇水溶液后，再在1300°C、空氣氣氛下燒結(jié)3小時，得到中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料，其化學(xué)式為Ca (Fe，Nb)0.15Tia703。
[0048]本實(shí)施例制得的中高介電常數(shù)的高品質(zhì)微波介質(zhì)陶瓷材料，經(jīng)測試，介電性能為介電常數(shù)e ,=83，頻率與品質(zhì)因數(shù)的乘積Qf=13732GHz，諧振頻率溫度系數(shù)t f=181ppm/°C。
[0049]實(shí)施例3
[0050]I)將CaCO3JiO2按摩爾比1:1混合，以無水こ醇為溶剤，經(jīng)濕式球磨6小時，得到樣品A ；
[0051]將0&0)3、他205、？6304按摩爾比50:12.5:8.3混合，以無水こ醇為溶劑，經(jīng)濕式球磨5小時，得到樣品B ;其中，CaCO3、Ti02、Nb2O5和Fe3O4的純度均大于99% ；
[0052]2)將樣品A、樣品B分別在100°C下烘干后，再在980°C下空氣氣氛中預(yù)燒3小吋，得到粉末A和粉末B ；
[0053]3)將粉末A和粉末B分別進(jìn)行濕式球磨6h并烘干，得到烘干的粉末A和烘干的粉末B，將烘干的粉末A和烘干的粉末B按摩爾比50:50混合，再經(jīng)過濕式球磨5h，烘干后得到混合粉末C，向混合粉末C中加入質(zhì)量濃度為3%的聚乙烯醇水溶液，并進(jìn)行造粒，過篩，在IOMpa下干壓成型，得到樣品D ;其中，濕式球磨中以無水こ醇為溶劑；干壓成型所需造粒后的顆粒質(zhì)量約為1.5~2.5g,制得的樣品D為直徑8~12mm,厚度4~6mm的柱狀結(jié)構(gòu)；
[0054]4)將樣品D在550°C下排出聚乙烯醇水溶液后，再在1310°C、空氣氣氛下燒結(jié)8小時，得到中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料，其化學(xué)式為Ca (Fe, Nb) 0.25Ti0.503。
[0055]本實(shí)施例制得的中高介電常數(shù)的高品質(zhì)微波介質(zhì)陶瓷材料，經(jīng)測試，介電性能為介電常數(shù)e f 61，頻率與品質(zhì)因數(shù)的乘積Qf=10950GHz，諧振頻率溫度系數(shù)t f=42ppm/°C。
[0056]實(shí)施例4
[0057]I)將CaC03、Ti02按摩爾比1:1混合，以無水こ醇為溶劑，經(jīng)濕式球磨5小時，得到樣品A ；
[0058]將0&0)3、他205、？6304按摩爾比50:12.5:8.3混合，以無水こ醇為溶劑，經(jīng)濕式球磨6小時，得到樣品B ;其中，CaCO3、Ti02、Nb2O5和Fe3O4的純度均大于99% ；
[0059]2)將樣品A、樣品B分別在85°C下烘干后，再在1010°C下空氣氣氛中預(yù)燒4小吋，得到粉末A和粉末B ；
[0060]3)將粉末A和粉末B分別進(jìn)行濕式球磨4h并烘干，得到烘干的粉末A和烘干的粉末B，將烘干的粉末A和烘干的粉末B按摩爾比40:60混合，再經(jīng)過濕式球磨5h，烘干后得到混合粉末C，向混合粉末C中加入質(zhì)量濃度為10%的聚乙烯醇水溶液，并進(jìn)行造粒，過上層為60目下層為120目的雙層篩網(wǎng)，取兩篩之間產(chǎn)物，然后在15Mpa下干壓成型，得到樣品D ;其中，濕式球磨中以無水こ醇為溶劑；干壓成型所需造粒后的顆粒質(zhì)量約為約為1.5~
2.5g,制得的樣品D為直徑8~12mm,厚度4~6mm的柱狀結(jié)構(gòu)；
[0061]4)將樣品D在510°C下排出聚乙烯醇水溶液后，再在1295°C、空氣氣氛下燒結(jié)6小時，得到中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料，其化學(xué)式為Ca (Fe, Nb) 0.3Ti0.403。
[0062]參見圖1，對本實(shí)施例制備的中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料進(jìn)行了 X射線粉末衍射，使用X射線粉末衍射儀對燒結(jié)成型的陶瓷片磨粉進(jìn)行物相分析，結(jié)果顯示該微波介質(zhì)陶瓷材料為類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)固溶體，其化學(xué)式為Ca (Fe，Nb) a Jia4O3。
[0063]本實(shí)施例制得的中高介電常數(shù)的高品質(zhì)微波介質(zhì)陶瓷材料，經(jīng)測試，介電性能為介電常數(shù)e r=54,頻率與品質(zhì)因數(shù)的乘積Qf=18000GHz，諧振頻率溫度系數(shù)t f=-2ppm/°C。
[0064]參見圖2，從圖2可以看出，本實(shí)施例制得的中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料的表面微觀形貌為緊密排列的顆粒狀晶粒。
[0065]實(shí)施例5
[0066]I)將CaCO3JiO2按摩爾比1:1混合，以無水こ醇為溶劑,經(jīng)濕式球磨5小時,得到樣品A ；
[0067]將0&0)3、他205、？6304按摩爾比50:12.5:8.3混合，以無水こ醇為溶劑，經(jīng)濕式球磨5小時，得到樣品B ;其中，CaCO3、Ti02、Nb2O5和Fe3O4的純度均大于99% ；
[0068]2)將樣品A、樣品B分別在95°C下烘干后，再在1050°C下空氣氣氛中預(yù)燒3小吋，得到粉末A和粉末B ；
[0069]3)將粉末A和粉末B分別進(jìn)行濕式球磨5h并烘干，得到烘干的粉末A和烘干的粉末B，將烘干的粉末A和烘干 的粉末B按摩爾比30:70混合，再經(jīng)過濕式球磨6h，烘干后得到混合粉末C，向混合粉末C中加入質(zhì)量濃度為7%的聚乙烯醇水溶液，并進(jìn)行造粒，過上層為60目下層為120目的雙層篩網(wǎng)，取兩篩之間產(chǎn)物，然后在SMpa下干壓成型，得到樣品D;濕式球磨中以無水こ醇為溶劑；干壓成型所需造粒后的顆粒質(zhì)量約為1.5~2.5g，制得的樣品D為直徑8~12mm,厚度4~6mm的柱狀結(jié)構(gòu)；
[0070]4)將樣品D在580°C下排出聚乙烯醇水溶液后，再在1280°C、空氣氣氛下燒結(jié)5小時，得到中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料，其化學(xué)式為Ca(F^Nb)a35Tia3O315
[0071]本實(shí)施例制得的中高介電常數(shù)的高品質(zhì)微波介質(zhì)陶瓷材料，經(jīng)測試，介電性能為介電常數(shù)e ,=48，頻率與品質(zhì)因數(shù)的乘積Qf=16521GHz，諧振頻率溫度系數(shù)t f=-26ppm/°C。
[0072]實(shí)施例6
[0073]I)將CaCO3JiO2按摩爾比1:1混合，以無水こ醇為溶劑，經(jīng)濕式球磨6小時，得到樣品A ；
[0074]將0&0)3、他205、？6304按摩爾比50:12.5:8.3混合，以無水こ醇為溶劑，經(jīng)濕式球磨6小時，得到樣品B ;其中，CaCO3、Ti02、Nb2O5和Fe3O4的純度均大于99% ；
[0075]2)將樣品A、樣品B分別在87°C下烘干后，再在990で下空氣氣氛中預(yù)燒2.5小吋，得到粉末A和粉末B ；
[0076]3)將粉末A和粉末B分別進(jìn)行濕式球磨4h并烘干，得到烘干的粉末A和烘干的粉末B，將烘干的粉末A和烘干的粉末B按摩爾比38:62混合，再經(jīng)過濕式球磨4h，烘干后得到混合粉末C，向混合粉末C中加入質(zhì)量濃度為9%的聚乙烯醇水溶液，并進(jìn)行造粒，過上層為60目下層為120目的雙層篩網(wǎng)，取兩篩之間產(chǎn)物，然后在5Mpa下干壓成型，得到樣品D;其中，濕式球磨中以無水こ醇為溶劑；干壓成型所需造粒后的顆粒質(zhì)量約為1.5~2.5g，制得的樣品D為直徑8~12mm,厚度4~6mm的柱狀結(jié)構(gòu)；
[0077]4)將樣品D在520°C下排出聚乙烯醇水溶液后，再在1320°C、空氣氣氛下燒結(jié)7小時，得到中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料，其化學(xué)式為Ca (Fe, Nb) 0.31Ti0.3803。
[0078]本實(shí)施例制得的中高介電常數(shù)的高品質(zhì)微波介質(zhì)陶瓷材料，經(jīng)測試，介電性能為介電常數(shù)e ,=53，頻率與品質(zhì)因數(shù)的乘積Qf=16866GHz，諧振頻率溫度系數(shù)t f=-8.7ppm/°C。
[0079]實(shí)施例7
[0080]I)將CaCO3JiO2按摩爾比1:1混合，以無水こ醇為溶劑，經(jīng)濕式球磨4小時，得到樣品A ；
[0081]將0&0)3、他205、？6304按摩爾比50:12.5:8.3混合，以無水こ醇為溶劑，經(jīng)濕式球磨6小時，得到樣品B ;其中，CaCO3、Ti02、Nb2O5和Fe3O4的純度均大于99% ；
[0082]2)將樣品A、樣品B分別在92°C下烘干后，再在1050°C下空氣氣氛中預(yù)燒3.5小時，得到粉末A和粉末B ；
[0083]3)將粉末A和粉末B分別進(jìn)行濕式球磨6h并烘干，得到烘干的粉末A和烘干的粉末B，將烘干的粉末A和烘干的粉末B按摩爾比41:59混合，再經(jīng)過濕式球磨6h，烘干后得到混合粉末C，向混合粉末C中加入質(zhì)量濃度為8%的聚乙烯醇水溶液，并進(jìn)行造粒，過上層為60目下層為120目的雙層篩網(wǎng)，取兩篩之間產(chǎn)物，然后在4Mpa下干壓成型，得到樣品D;其中，濕式球磨中以無水こ醇為溶劑；干壓成型所需造粒后的顆粒質(zhì)量約為1.5~2.5g，制得的樣品D為直徑8~12mm,厚度4~6mm的柱狀結(jié)構(gòu)；
[0084]4)將樣品D在570°C下排出聚乙烯醇水溶液后，再在1340°C、空氣氣氛下燒結(jié)4小時，得到中高介電常數(shù)微 波介質(zhì)陶瓷材料，其化學(xué)式為Ca (Fe, Nb) 0.295Ti0.4103。
[0085]本實(shí)施例制得的中高介電常數(shù)的高品質(zhì)微波介質(zhì)陶瓷材料，經(jīng)測試，介電性能為介電常數(shù)e ,55，頻率與品質(zhì)因數(shù)的乘積Qf=18175GHz，諧振頻率溫度系數(shù)Tf=L 26ppm/°C。
[0086]實(shí)施例8
[0087]I)將CaC03、Ti02按摩爾比1:1混合，以無水こ醇為溶劑，經(jīng)濕式球磨4.5小時，得到樣品A ；
[0088]將0&0)3、他205、？6304按摩爾比50:12.5:8.3混合，以無水こ醇為溶劑，經(jīng)濕式球磨
5.5小時，得到樣品B ;其中，CaCO3> Ti02、Nb2O5和Fe3O4的純度均大于99% ；
[0089]2)將樣品A、樣品B分別在98°C下烘干后，再在1030°C下空氣氣氛中預(yù)燒4.5小時，得到粉末A和粉末B ；
[0090]3)將粉末A和粉末B分別進(jìn)行濕式球磨4.5h并烘干，得到烘干的粉末A和烘干的粉末B，將烘干的粉末A和烘干的粉末B按摩爾比42:58混合，再經(jīng)過濕式球磨5.5h，烘干后得到混合粉末C，向混合粉末C中加入質(zhì)量濃度為2%的聚乙烯醇水溶液，并進(jìn)行造粒，過上層為60目下層為120目的雙層篩網(wǎng)，取兩篩之間產(chǎn)物，然后在3Mpa下干壓成型，得到樣品D ;其中，濕式球磨中以無水こ醇為溶劑；干壓成型所需造粒后的顆粒質(zhì)量約為
[0091]4)將樣品D在530°C下排出聚乙烯醇水溶液后，再在1350°C、空氣氣氛下燒結(jié)2小時，得到中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料，其化學(xué)式為Ca(F^Nb)a29Tia42O315
[0092]本實(shí)施例制得的中高介電常數(shù)的高品質(zhì)微波介質(zhì)陶瓷材料，經(jīng)測試，介電性能為介電常數(shù)e ,=53.7，頻率與品質(zhì)因數(shù)的乘積Qf=1442IGHz，諧振頻率溫度系數(shù)T f=14ppm/°C o
[0093]實(shí)施例9
[0094]I)將CaCO3JiO2按摩爾比1:1混合，以無水こ醇為溶剤，經(jīng)濕式球磨4小時，得到樣品A ；
[0095]將0&0)3、他205、？6304按摩爾比50:12.5:8.3混合，以無水こ醇為溶劑，經(jīng)濕式球磨5小時，得到樣品B ;其中，CaCO3、Ti02、Nb2O5和Fe3O4的純度均大于99% ；
[0096]2 )將樣品A、樣品B分別在100°C下烘干后，再在1100°C下空氣氣氛中預(yù)燒2小吋，得到粉末A和粉末B ；
[0097]3)將粉末A和粉末B分別進(jìn)行濕式球磨6h并烘干，得到烘干的粉末A和烘干的粉末B，將烘干的粉末A和烘干的粉末B按摩爾比20:80混合，再經(jīng)過濕式球磨4h，烘干后得到混合粉末C，向混合粉末C中加入質(zhì)量濃度為4%的聚乙烯醇水溶液，并進(jìn)行造粒，過上層為60目下層為120目的雙層篩網(wǎng)，取兩篩之間產(chǎn)物，然后在ISMpa下干壓成型，得到樣品D ;其中，濕式球磨中以無水こ醇為溶劑；干壓成型所需造粒后的顆粒質(zhì)量約為1.5~2.5g，制得的樣品D為直徑8~12mm,厚度4~6mm的柱狀結(jié)構(gòu)；
[0098]4)將樣品D在540°C下排出聚乙烯醇水溶液后，再在1350°C、空氣氣氛下燒結(jié)8小時，得到中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料，其化學(xué)式為Ca (Fe, Nb) 0.Ji0.203。
[0099]實(shí)施例10
[0100]I)將CaC03、Ti02按摩爾比1:1混合，以無水こ醇為溶劑，經(jīng)濕式球磨5小時，得到樣品A ；
[0101]將0&0)3、他205、？6304按摩爾比50:12.5:8.3混合，以無水こ醇為溶劑，經(jīng)濕式球磨6小時，得到樣品B ;其中，CaCO3、Ti02、Nb2O5和Fe3O4的純度均大于99% ；
[0102]2)將樣品A、樣品B分別在80°C下烘干后，再在980°C下空氣氣氛中預(yù)燒5小吋，得到粉末A和粉末B ；
[0103]3)將粉末A和粉末B分別進(jìn)行濕式球磨4h并烘干，得到烘干的粉末A和烘干的粉末B，將烘干的粉末A和烘干的粉末B按摩爾比10:90混合，再經(jīng)過濕式球磨5h，烘干后得到混合粉末C，向混合粉末C中加入質(zhì)`量濃度為6%的聚乙烯醇水溶液，并進(jìn)行造粒，過上層為60目下層為120目的雙層篩網(wǎng)，取兩篩之間產(chǎn)物，然后在12Mpa下干壓成型，得到樣品D ;其中，濕式球磨中以無水こ醇為溶劑；干壓成型所需造粒后的顆粒質(zhì)量約為1.5~2.5g，制得的樣品D為直徑8~12mm,厚度4~6mm的柱狀結(jié)構(gòu)；
[0104]4)將樣品D在590°C下排出聚乙烯醇水溶液后，再在1300°C、空氣氣氛下燒結(jié)6小時，得到中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料，其化學(xué)式為。Ca(FhNb)a45TiaiO315
【權(quán)利要求】
1.ー種中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料，其特征在于:該微波介質(zhì)陶瓷材料的化學(xué)通式為 Ca(Fe1Nb)1V2TixO3,其中，O < x < I。
2.如權(quán)利要求1所述的ー種中高介電常數(shù)陶瓷材料，其特征在于，所述X取值為:0.35く X く 0.45。
3.如權(quán)利要求1所述的ー種中高介電常數(shù)陶瓷材料，其特征在于，所述微波介質(zhì)陶瓷材料是基于ABO3類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的固溶體。
4.如權(quán)利要求1所述的ー種中高介電常數(shù)陶瓷材料，其特征在于，所述微波介質(zhì)陶瓷材料介電常數(shù)為37〈 e /165，頻率與品質(zhì)因數(shù)的乘積Qf >8000，諧振頻率溫度系數(shù) _66ppm/°C < T f〈420ppm/°C。
5.一種如權(quán)利要求1所述的中高介電常數(shù)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)將CaC03、TiO2按摩爾比1:1混合，經(jīng)濕式球磨，得到樣品A ； 將CaCO3> Nb2O5' Fe3O4按摩爾比50:12.5:8.3混合，經(jīng)濕式球磨，得到樣品B ； 2)將樣品A、樣品B分別在80~100°C下烘干并在980~1100°C下空氣氣氛中預(yù)燒2~5小時，得到粉末A和粉末B ； 3)將粉末A和粉末B分別進(jìn)行濕式球磨并烘干，然后將烘干的粉末A和烘干的粉末B混合并進(jìn)行濕式球磨，球磨均勻后烘干得到混合粉末C，向混合粉末C中加入聚乙烯醇水溶液進(jìn)行造粒，過篩，干壓成型，得到樣品D ； 4)將樣品D在1270~1350°C、空氣氣氛下燒結(jié)，得到中高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種中高介電常數(shù)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述CaCO3> TiO2, Nb2O5 和 Fe3O4 的純度均大于 99%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種中高介電常數(shù)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述步驟3)中聚乙烯醇水溶液質(zhì)量濃度為1_10%。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種中高介電常數(shù)陶瓷材料的制備方法，其特征在于，所述步驟4)中燒結(jié)時間為2-8小時。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種 中高介電常數(shù)陶瓷的制備方法，其特征在于，所述步驟I)-步驟3)中濕式球磨以無水こ醇為溶劑，濕式球磨的時間為4-6h。
【文檔編號】C04B35/622GK103553588SQ201310468081
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】汪宏, 曾一 申請人:西安交通大學(xué)