本發明屬于一種以成分為特征的陶瓷組合物,尤其涉及一種以srti1-x(al0.5nb0.5)xo3為化學式,提高制品qf值并降低τf的制備方法。
背景技術:
近年來,移動通訊的持續發展對諧振器、濾波器、介質天線等微波元器件的需求日益增長,同時對其性能提出了更高的要求。作為這些元器件關鍵材料的微波介質陶瓷,特別是高介電常數的微波介質陶瓷,倍受各國研究者的關注。
微波介質陶瓷材料自20世紀90年代產生分化以來,主要朝著探索具有更高介電常數(εr>100)的新體系和追求超低損耗化(尤其是中介電常數類)兩個重要方向來開展。由于諧振器與濾波器的尺寸與介電常數的平方根成反比,高介電常數的微波介質陶瓷在微波通訊電路中的應用,將大大地促進微波通信設備向微型化、集成化方向快速發展。
技術實現要素:
本發明的目的,是為了在現有技術的基礎上進一步提高srtio3陶瓷材料的qf值并減小τf值,以適應電子信息技術高頻化和數字化的發展方向。以srco3、tio2、al2o3、nb2o5為原料,通過簡單固相法制備一種具有高品質因數低τf值的微波介質陶瓷材料。
本發明通過如下技術方案予以實現。
一種提高鈦酸鍶陶瓷材料介電性能的制備方法,具體實施步驟如下:
(1)將原料srco3、tio2、al2o3、nb2o5按srti1-x(al0.5nb0.5)xo3,其中x=0.03~0.15的化學式稱量配料;
(2)將步驟(1)配制的粉料放入球磨罐中,加入氧化鋯球和無水乙醇,球磨6小時;將球磨后的原料置于紅外干燥箱中烘干,烘干后過40目篩,獲得顆粒均勻的粉料;
(3)將步驟(2)處理后的粉料于1150℃下煅燒4小時,合成主晶相;
(4)在步驟(3)處理后的粉料中外加質量百分比為0.75%的聚乙烯醇,放入球磨罐中,加入氧化鋯球和無水乙醇,球磨12小時,烘干后過80目篩,再用粉末壓片機以3mpa的壓力壓制成型為坯體;
(5)將步驟(4)成型后的坯體于1350~1450℃燒結,保溫4小時,制成具有低介電損耗、低諧振頻率溫度系數的鈦酸鍶陶瓷材料。
所述步驟(2)和步驟(4)的烘干溫度為100℃。
所述步驟(2)和步驟(4)的陶瓷粉體與氧化鋯球、去離子水的質量比為1:1:2。
所述步驟(4)的坯體為φ10mm×5mm的圓片。
所述步驟(5)的燒結溫度為1400℃。
本發明的有益效果,是提供了一種高介電常數、低介電損耗、低諧振頻率溫度系數材料及其制備方法,制得的srti1-x(al0.5nb0.5)xo3(x=0.03,0.05,0.1,0.15)材料介電常數εr為72.4~274.0,品質因數qf值為2946.5ghz~9077.0ghz,電容量溫度系數τf在587×10-6/℃~1325×10-6/℃范圍內。該方法顯著提升了材料的品質因數,同時降低了τf值。
具體實施方式
本發明以srco3(分析純)、nb2o5(分析純)、al2o3(分析純)、tio2(分析純)為初始原料,通過簡單固相合成法制備微波介質陶瓷。具體實施例如下:
實施例1
1.將原料srco3、tio2、al2o3、nb2o5按化學計量式srti0.9(al0.5nb0.5)0.1o3稱量配料,粉料配比為:12.9085gsrco3、6.2876gtio2、0.2229gal2o3、0.5811gnb2o5。將約20g的混合粉料放入尼龍罐中,加入200ml無水乙醇,加入150g的鋯球后,在行星式球磨機上球磨6小時,轉速為400轉/分;
2.將球磨后的原料置于干燥箱中,于100℃烘干后過40目篩;
3.烘干過篩后的粉料放入中溫爐,于1150℃預燒,保溫4小時;
4.在步驟3預燒后的粉料中加入0.75%的聚乙烯醇作為粘合劑進行混合,放入球磨罐中,加入氧化鋯球和或無水乙醇,球磨12小時,烘干后過80目篩,再用粉末壓片機以3mpa的壓力壓制成坯體;
5.將坯體在1400℃燒結,保溫4小時,制成高介電性能的鈦酸鍶微波介質陶瓷材料。
6.通過網絡分析儀測試所得制品的微波特性。
實施例2~12
具體實施例2~12的制備方法與實施例1基本相同,其主要工藝參數及其微波介電性能詳見表1。
表1
本發明不局限于上述實施例,一些細節的變化是可能的,但這并不因此違背本發明的范圍和精神。