[发明专利]一种微波介质陶瓷材料及其生产工艺

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷材料领域，具体是指一种微波介质陶瓷材料及其生产工艺。

背景技术

微波通信是现代化重要通信手段之一，随着微波通信的迅猛发展，微波介质陶瓷材料的研究日益受到重视。微波介质陶瓷材料的通常要求是：(1)合适的介电常数；(2)高的品质因数，低的介电损耗；(3)近零可调的谐振频率温度系数。作为现代通信技术中的基础材料，微波介电陶瓷材料可以制成介质谐振器、介质滤波器、双工器、微波介质天线、介质稳频振荡器、介质波导传输线等微波器件。这些器件广泛应用于移动通信、卫星电视广播通信、雷达、卫星定位导航系统等众多领域。

但是现有技术中微波介质陶瓷材料的性能不够理想，需要品质因数更优异的微波介质陶瓷材料。

发明内容

本发明的目的是根据上述不足提供一种品质因数性能更优秀的微波介质陶瓷材料。

本发明的另一个目的是提供上述微波介质陶瓷材料的生产工艺。

本发明是通过以下方式实现的：一种微波介质陶瓷材料，它的化学组成为：xCaTiO₃-(1-x)NdAlO₃，其中0.67＜x＜0.73。

一种生产上述微波介质陶瓷材料的工艺，其步骤包括：1)将烘干处理后的CaCO₃、TiO₂、Al₂O₃，和在1000℃下煅烧过2小时的Nd₂O₃按照化学组成所需的质量配料；2)将配好的原料与水进行混合球磨至粒径0.5μm；3)对球磨好的料浆在喷雾干燥机中进行喷雾干燥；4)将干燥细粉在1300℃下煅烧成陶瓷体；5)将上述陶瓷体与水混合进行二次球磨至粒径0.5μm，并在球磨过程中加入质量分数为料浆15％的聚乙烯醇溶液；6)将二次球磨后的料浆在喷雾干燥机中喷雾造粒，得到粒度为80-200目的粉料；7)将粉料放入模具中在200-300MPa下干压成型；8)将成型的块体在600℃下恒温2-8小时，其升温速率为2℃/分钟；最后以0.5℃/min的升温速率在1400-1500℃下烧结12小时，得到所述化学组成为xCaTiO₃-(1-x)NdAlO₃的微波介质陶瓷材料，其中0.67＜x＜0.73。

步骤1)中烘干处理是将CaCO₃、TiO₂、Al₂O₃在110℃下烘干12小时。

步骤2)中球磨是将将配好的原料与水和ZrO₂磨球按照质量比1∶1.3∶2混合球磨4小时后出料；

步骤3)中喷雾干燥机的入风口温度为210℃，出风口温度为100℃，雾化盘的转速为11000转/分钟。

步骤4)是将干燥细粉在1300℃下煅烧12小时，合成陶瓷体。

步骤5)是将陶瓷体与水和ZrO₂磨球按照质量比1∶1.3∶2混合进行二次球磨4小时后，加入质量分数为料浆15％的聚乙烯醇溶液并继续球磨1小时后出料。

步骤5)中聚乙烯醇溶液的浓度为10％。

步骤6)中喷雾干燥机的入风口温度为210℃，出风口温度为100℃，雾化盘的转速为9000转/分钟。

本发明所述的微波介质陶瓷材料品质因数Q×f比现有技术的高，性能更好。同时，本发明的生产方法工艺步骤简单，采用仪器完成喷雾干燥、喷雾造粒及球磨等过程，易于实现，具有实用性。

具体实施方式

实施例1

1)配料：按照化学式xCaTiO₃-(1-x)NdAlO₃，其中x为0.7，计算出所需各原料的质量；采用分析纯原料，99.9wt％的Nd₂O₃；99.8wt％的CaCO₃、TiO₂；99.99wt％的Al₂O₃；所有原料在使用前需经过110℃/12h的烘干处理，稀土元素则需要在1000℃下煅烧2h。用电子秤称量时误差必须小于0.05％以保证称量的准确性。

2)球磨：将准确称量的各原料倒入搅拌球磨机内，加入去离子水和ZrO₂磨球；三者的重量比为：料∶球∶去离子水＝1∶2∶1.3；球磨4小时，混合均匀后出料。