[发明专利]Li2MgTi3O8系微波介质陶瓷Sn4+置换B位Ti4+提高Q值的方法

说明书

技术领域

本发明属于电子信息材料与元器件领域，特别涉及一种新型高Q值(品质因数)微波介质陶瓷Li₂MgTi₃O₈系的制备方法。

背景技术

近年来，移动通讯、卫星通信、军用雷达、全球卫星定位系统(GPS)、蓝牙技术、无线局域网等现代通信技术得到了快速发展。这些通信装置中使用的微波电路一般由谐振器、滤波器、振荡器、衰减器、介质天线、微波集成电路基片等元件组成，微波介质陶瓷是其制备的关键基础材料。用微波介质陶瓷制作的元器件具有体积小、质量轻、性能稳定、价格便宜等优点。相比其他微波介质陶瓷体系，具有尖晶石结构的Li₂ATi₃O₈(A位为Mg²⁺)微波介质陶瓷不仅具有原料丰富和价格低廉的优势，还拥有优良的微波介电特性，其介电性能为ε_r＝27.2，Q×f＝42,000GHz，τ_f＝3.2ppm/℃。此外，Li₂MgTi₃O₈微波介质陶瓷具有固有烧结温度低(1080℃)，容易实现低温烧结，可与Ag电极共烧等优点，极具商业价值，是一种非常有前景的、潜在的新型微波介质陶瓷材料。。然而，Li₂MgTi₃O₈微波介质陶瓷的品质因数Q×f值较低，无法满足微波高频段低损耗应用的要求。因此，有必要对其进行改性，以提高其Q×f值。目前，针对Li₂MgTi₃O₈系微波介质陶瓷所展开的研究以低温烧结为主。然而，关于采用离子置换方法来改善Li₂MgTi₃O₈陶瓷Q×f的研究报道很少，尤其是针对Li₂MgTi₃O₈中B位(Ti⁴⁺)离子进行置换的研究尚无报道。

发明内容

本发明的目的，是克服现有技术微波介质陶瓷的品质因数Q×f值较低的缺点，提供一种以Li₂CO₃、MgO、TiO₂、SnO₂为主要原料、采用Sn⁴⁺离子取代B位部分Ti⁴⁺离子、使Q×f值得到提高的Li₂MgTi₃O₈系微波介质陶瓷的制备方法。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种Li₂MgTi₃O₈系微波介质陶瓷Sn⁴⁺置换B位Ti⁴⁺提高Q值的方法，具有如下步骤：

(1)将原料Li₂CO₃、MgO、TiO₂和SnO₂按Li₂Mg(Ti_1-xSn_x)₃O₈，其中0.02≤x≤0.25的化学式称量配料；

(2)将步骤(1)配制的原料放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨4小时；再将球磨后的原料置于干燥箱中烘干，过40目筛，获得颗粒均匀的粉料；

(3)将步骤(2)处理好的粉料在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，加入去离子水，球磨6小时，烘干后外加石蜡作为粘合剂造粒，过80目筛后，采用粉末压片机压制成生坯；

(5)将步骤(4)成型后的生坯于1060～1140℃烧结，保温2～6小时，制得Li₂Mg(Ti_1-xSn_x)₃O₈，其中0.02≤x≤0.25微波介质陶瓷；

所述步骤(1)的化学式为Li₂Mg(Ti_1-xSn_x)₃O₈，其中x＝0.15；

所述步骤(4)的生坯为Φ10mm×5mm的圆柱体。

所述步骤(5)的烧结温度为1100℃。