[发明专利]一种微波陶瓷介质材料及其制备方法

权利要求书

1.一种微波陶瓷介质材料，包含主晶相结构和改性添加剂；所述主晶相结构为(1-x)MgTiO₃-xMg₂SiO₄-yCaTiO₃，其中0≤x≤0.8，0.05≤y≤0.07；所述改性添加剂包括MnCO₃、Co₂O₃、CeO₂和Nb₂O₅，所述改性添加剂质量分数占整个微波介质陶瓷总质量的0.5%～3%。

2.根据权利要求1所述的微波陶瓷介质材料，其特征在于，所述改性添加剂中，MnCO₃、Co₂O₃、CeO₂和Nb₂O₅占整个微波介质陶瓷材料总质量的百分比含量为MnCO₃：0.2%～0.5%、Co₂O₃：0.2%～0.5%、CeO₂：0.2%～0.4%、Nb₂O₅：0.5%～1.0%。

3.根据权利要求1所述的微波陶瓷介质材料，其特征在于，所述微波介质陶瓷材料Q×f值在65000～85000GHz之间，相对介电常数ε_r在10-22之间，谐振频率温度系数在±10ppm/℃以内。

4.一种微波陶瓷介质材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：Mg₂SiO₄主晶相粉料合成；

以纯度分别为99%的碱式碳酸镁、99.5%的二氧化硅为起始原料，控制Mg和Si的摩尔比为Mg:Si=2:1，球磨混合均匀后在1300～1350℃下保温2～4小时，随炉冷却得到Mg₂SiO₄主晶相粉料；

步骤2：(1-x)MgTiO₃-xMg₂SiO₄-yCaTiO₃主晶相预烧料合成；

将步骤1所得的Mg₂SiO₄主晶相粉料与纯度分别为99%的碱式碳酸镁、99.5%二氧化钛和99.5%的碳酸钙混合，混合时控制配比：(1-x)MgTiO₃-xMg₂SiO₄-yCaTiO₃，其中0≤x≤0.8，0.05≤y≤0.07；掺入MnCO₃、Co₂O₃、CeO₂和Nb₂O₅改性添加剂球磨混合后，在1050℃～1200℃温度条件下预烧2～4小时，得到预烧料；其中MnCO₃、Co₂O₃、CeO₂和Nb₂O₅改性添加剂质量分数占整个目标产物，即微波介质陶瓷材料总质量的0.5%～3%；

步骤3：造粒、成型；

将步骤2所得预烧料添加相当于预烧料质量5%～9%的聚乙烯醇造粒，造粒尺寸控制在100～250目，并在20MPa下压制成生坯；

步骤4：烧结；

将步骤3所得生坯，在1320℃～1350℃温度条件下烧结4～6小时，得到最终的微波陶瓷介质材料。

5.根据权利要求4所述的微波陶瓷介质材料的制备方法，其特征在于，步骤2中MnCO₃、Co₂O₃、CeO₂和Nb₂O₅改性添加剂占整个目标产物，即微波介质陶瓷材料总质量的百分比含量为MnCO₃：0.2%～0.5%、Co₂O₃：0.2%～0.5%、CeO₂：0.2%～0.4%、Nb₂O₅：0.5%～1.0%）。

6.根据权利要求4所述的微波陶瓷介质材料的制备方法，其特征在于，步骤1和步骤2所述球磨工艺为：以二氧化锆球为球磨介质、去离子水作为溶剂，按照料:球:水=1:5:3～5重量比，球磨4～10小时，再将球磨料于100℃下烘干并过40目筛。