[发明专利]可用于微波介电陶瓷的铌酸钇固相反应合成烧结方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功能陶瓷材料。制备的YNbO₄陶瓷料可作为微波介电陶瓷材料使用。

背景技术

铌酸盐材料是一类重要的电子材料，已广泛用于制造电容器和光电子器件等。后由J.Cato等人研究它们在微波频率下的介电特性，发现这类材料在微波频率下具有较高的介电常数和Q值，而且谐振频率温度系数接近于零，因此逐渐引起人们的兴趣。二十世纪80年代以来，由于移动通信和卫星通信向微波频段的快速发展，使得新型铌酸盐微波介质陶瓷材料的研究越来越受到人们的重视。

与以[TiO6]八面体为骨架的钙钛矿型复合氧化物类似，铌酸盐材料中普遍具有[NbO₆]和[TaO₆]八面体的骨架结构(铌Nb与钽Ta为共生矿物)，如复合钨青铜型、层状类钙钛矿型氧化物。目前有关铌酸盐材料的微波介电性能研究有：Sebastian等人对Ba₃Nd₃Ti₅M₅O₃₀(M＝Nb、a)，RETiNbO₆(RE＝Pr，Nd，Sm，Gd，Dy，Y)，(Ba，Sr)₅Nb₄O₁₅，BaTi₃Nb₁₄O₁₇等的中低频介电特性的研究；Sebastian等人报道的六方层状类钙钛矿新化合物A₅B₄O₁₅(A＝Ba，Sr，Mg，Ca，Zn；B＝Nb，Ta)微波介质陶瓷，介电常数在11至51之间，Q×f在2400-88000GHz之间，频率温度谐振系数在-73～+232 ppm％℃^-1之间；Ganguli、P.Prabhakar以及N.K.Singh等人的研究分别发现，复合钙钛矿结构A(B_1/3B_2/3″)O₃(其中A＝Ba、Sr、Pb)、Ba₅SmTi₃-XZr_XNb₇O₃系列和Ba₃M₃Ti₅Nb₅O₃₀(M＝Sm or Y)有很高的介电常数值；浙江大学等人在高介电常数新材料体系BaO-Ln₂O₃-TiO₂-Ta₂O₅进行了介电性能探索与改性工作；武汉工业大学开展了新铌酸晶体的的合成、结构研究工作，清华大学等在此基础上开展了新铌酸盐陶瓷的制备、结构与介电性能探索工作。这些铌酸盐室温时介电常数基本在20～30之间，Q×f值10⁴以上。突破微波介质陶瓷材料的三个性能指标相互制约，实现高介电常数、低损耗和近似于零的谐振频率的温度系数的整体协调性是科研工作者的长期目标。

铌酸稀土陶瓷(RNbO₄)(R代表La至Lu包括Y的稀土元素)是一系列具有结构和相变特性类似的新型功能陶瓷材料，当R被Y替代时即为铌酸钇(YNbO₄)陶瓷。各国研究人员已对其中几种RNbO₄单晶和陶瓷多晶进行过研究，相继发现和提出了有关其相变特征、畴结构和不同于一般的力学行为以及光学和磁学性质。已有的研究结果和结构分析表明，由于结构上类似于现行常用的钛酸钙结构陶瓷，又具有上述铌酸盐陶瓷的[NbO₆]八面体为骨架的层状结构，更兼备稀土元素的特殊性质，YNbO₄陶瓷还将在微波介电陶瓷领域有十分独特的地位和价值，但目前对其制备方法和介电性质还未见专门的研究报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：探索开发一种原料丰富、工艺简单、经济可行的合成方法以制备纯度高、致密的YNbO₄陶瓷，促使YNbO₄陶瓷这一新型微波介电材料得到进一步深入研究并推广到商业应用。