[发明专利]一种低损耗微波介质陶瓷材料及其制备方法

权利要求书

1.一种低损耗微波介质陶瓷材料，包含主晶相和添加剂；其中主晶相包括MgTiO₃、Mg₂SiO₄和CaTiO₃，MgTiO₃、Mg₂SiO₄和CaTiO₃三者之间的摩尔比为(1-x):x:y、且0<x≤0.8，0.05≤y≤0.07，主晶相中含有少量的Mg₂TiO₄；添加剂包括MnO₂、Co₂O₃、CeO₂和Nb₂O₅，添加剂质量分数占整个微波介质陶瓷材料总质量的0.5%～3%；整个低损耗微波介质陶瓷材料Q×f值在65000～85000GHz之间，相对介电常数ε_r在9～20之间，谐振频率温度系数在±10ppm/℃以内。

2.根据权利要求1所述的低损耗微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述改性添加剂中，MnO₂、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MnO₂：0～0.5%、Co₂O₃：0～0.5%、CeO₂：0～0.4%、Nb₂O₅：0～1.0%。

3.一种低损耗微波介质陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：Mg₂SiO₄晶相粉料合成；

以纯度为99%的碱式碳酸镁和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+k):1，其中：0.03≤k≤0.1；球磨混合均匀后在1100～1300℃下保温烧结2～4小时，然后随炉冷却得到含有少量MgO粉末的Mg₂SiO₄晶相粉料；

步骤2：以步骤1所得含有少量MgO粉末的Mg₂SiO₄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%的碳酸钙为原料，按照目标产物(1-x)MgTiO₃-xMg_2+kSiO₄-yCaTiO₃，其中0<x≤0.8，0.05≤y≤0.07所述的摩尔比进行混料，并掺入添加剂；所述添加剂包括MnO₂、Co₂O₃、CeO₂和Nb₂O₅，添加剂质量分数占整个微波介质陶瓷材料总质量的0.5%～3%；然后球磨，球磨后在1050℃～1200℃温度条件下预烧2～4小时，得到预烧料；

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℃～1380℃温度条件下烧结4～6小时，得到最终的微波陶瓷介质材料。

4.根据权利要求3所述的低损耗微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，步骤2中各添加剂成分MnO₂、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MnO₂：0～0.5%、Co₂O₃：0～0.5%、CeO₂：0～0.4%、Nb₂O₅：0～1.0%。

5.根据权利要求3所述的低损耗微波介质陶瓷材料的制备方法，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=1:5:3～6重量比，球磨4～10小时，再将球磨料于100℃下烘干并过40目筛。