[发明专利]介电可调介质陶瓷材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于制备介电可调介质陶瓷材料的方法，具体的说，涉及多孔高性能钛酸锶钡(BST)介电可调介质陶瓷材料的制备方法。

背景技术

在各种材料中，介电可调介质陶瓷材料由于具有制作工艺简单、成本低廉、性能稳定可靠、容易加工、机械性能好、耐电强度高等一系列优点，使其可在高温、高功率及环境恶劣的条件下使用。目前商业化生产中主要应用的是普通陶瓷，这种材料通常是钛酸锶钡(BST)致密陶瓷，其特征是具有较高的可调率，材料的机械强度高，加工性能好，一致性和重复使用性好，在制作探测器的工业化生产工艺中成品率高。

为了满足现代通信设备的需要，人们尝试通过掺杂等方法增强材料的可调率。BST在居里温度附近，介电常数会随外加直流偏场的变化而变化。在材料中加入适当的Mg元素，可降低BST在零电场下的介电常数，提高材料的可调率；在BST中掺入适当的Mn元素，可显著降低介电损耗。另外，材料的居里温度可根据Ba、Sr元素mol比线性可调。因此，BST材料成为研究的热点。

虽然BST系列材料具有较低的介电损耗和适当的介电常数，但其可调率还有待进一步的提高。材料的介电可调性由材料在一定直流偏场下介电常数的变化量与零电场下介电常数的比值决定，改变材料的微观结构以提高材料在直流偏场下介电常数的变化量和降低材料在零电场下的介电常数，将增大材料的可调率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种介电可调介质陶瓷材料的制备方法，利用该方法所制备的介电可调介质陶瓷具有较低的损耗和适当的零电场介电常数，且可调率较大。

本发明提供的介电可调介质陶瓷材料的制备方法，其步骤包括：

(1)根据待制备的介电可调介质陶瓷材料的化学式，将原料按各自化学式中的化学计量比进行混合，得到混合物；

(2)对混合物进行预烧，温度为800～1200℃，保温时间为1～6小时，得到预烧后的陶瓷粉体；

(3)将上述陶瓷粉体与有机物造孔剂按按质量比为100∶1～100∶10的比例混合均匀，再压片成形；

(4)加热使有机物排除；

(5)进行烧结，烧结温度为1180～1300℃，烧结时间为0.5～3小时；

(6)将烧结后的材料进行磨片、清洗、上电极和烧电极。

作为上述技术方案的改进，第(4)中，加热温度为400～800℃，保温时间为1～3小时；第(2)步中，有机物造孔剂为聚甲基丙烯酸甲酯或淀粉。本发明方法尤其适用于制备化学式为Ba_xSr_1-xTiO₃+ymol％Mn+zwt％Mg的介电可调介质陶瓷材料(其中x为0.5-0.8之间的常数，y为0-1之间的常数，z为0-5之间的常数)，原料可以为BaTiO₃、SrTiO₃粉体、MgO粉体和Mn(NO₃)₂溶液，原料也可以为BaCO₃、SrCO₃、TiO₂、MgO和MnO₂粉体。

本发明制备的多孔BST介电可调介质陶瓷具有较高的可调率，较低的介电损耗和合适的零电场介电常数，具有良好综合可调性能，符合制作可调器件的要求。其性能如表1。

表1多孔BST陶瓷可调性能参数

(直流偏场为2V/mm测试频率为10KHZ)

  零电场相对介电常数ε_r 2000～12000 介电损耗tanδ(％)  ≤0.5 可调率t(％)  ≥45

附图说明

图1为本发明制备介电可调介质陶瓷的工艺流程图；