[发明专利]锂锌钛锡系微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，特别涉及一种新型Li₂Zn(Ti_1-xSn_x)₃O₈系微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

目前，为了获得实用化的微波介质陶瓷材料，需要陶瓷材料满足三个要求：(1)较高的介电常数ε_r，便于器件的小型化；(2)高的品质因数(Q×f值)，保证优良的选频特性；(3)近零的谐振频率温度系数τ_f，保证稳定性。

近年来，研究人员研究了SnO₂对Ba(Zn_1/3Nb_2/3)O₃和ZnO–TiO₂系微波介质陶瓷的晶相及微波介电性能的影响，研究结果表明SnO₂可以改善介质陶瓷的微波介电性能。在Li₂O–ZnO–TiO₂三元系统中，Li₂ZnTi₃O₈陶瓷具有优良的微波介电性能，其微波介电性能分别为ε_r=25.6，Q×f=72,000GHz，τ_f=-11.2ppm/°C。然而其品质因数还有待提高，这样才能保证在接收和发射信号时有较低的损耗。虽然研究人员已经对于Li₂ZnTi₃O₈陶瓷进行深入的研究，但对Li₂Zn(Ti_1-xSn_x)₃O₈陶瓷的制备及微波介电性能还未见专门报道。本发明采用传统固相法，制备出新型锂锌钛锡系微波介质陶瓷，其具有较高的品质因数，它是一种非常有前景的新型微波介质陶瓷材料。

发明内容

本发明的目的，提供一种以Li₂CO₃、ZnO、TiO₂和SnO₂为原料，采用传统固相法合成并具有高品质因数的Li₂Zn(Ti_1-xSn_x)₃O₈系微波介质陶瓷，其优良的微波介电性能可以应用于LTCC（低温共烧陶瓷）等相关领域。

一种锂锌钛锡系微波介质陶瓷材料，化学计量式为Li₂Zn(Ti_1-xSn_x)₃O₈，其中0<x≤1.0；

该锂锌钛锡系微波介质陶瓷材料的制备方法，具有以下步骤：

（1）按化学计量式为Li₂Zn(Ti_1-xSn_x)₃O₈，其中0<x≤1.0，将原料Li₂CO₃、ZnO、TiO₂和SnO₂按摩尔比为1:1:3(1-x):3x称量配料；

（2）将步骤（1）配制的粉料放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，料，水，球的质量比为1:7:7，球磨4~6小时；将球磨后的原料置于红外干燥箱中烘干，烘干后过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；

（3）将步骤（2）处理后的粉料于900℃下预烧3小时，并在此温度下保温4小时，合成主晶相；

（4）将步骤（3）所得产物放入球磨罐中，向粉料中加入去离子水，球磨4~6小时，烘干，外加质量百分比为6~10%的石蜡作为粘合剂进行造粒，过80目筛后，再用粉末压片机成型为坯体；

（5）将步骤（4）成型后的生坯于1040℃~1120℃烧结，保温2~6小时，制得微波介质陶瓷；

（6）测试微波介质陶瓷的微波介电性能。

所述步骤（2）和步骤（4）的烘干温度为100℃。

所述步骤（5）优选的烧结温度为1080℃,保温时间4h。

所述步骤（4）的坯体为Φ10mm×5mm的圆柱体。

本发明的有益效果是，提供了一种具有优良微波介电性能的锂锌钛锡系微波介质陶瓷材料，当x=0.2时，品质因数达到80500GHz.，本发明可以应用LTCC（低温共烧陶瓷）及多功能陶瓷交叉领域。

具体实施方式