[发明专利]一种高品质因数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，尤其涉及一种高品质因数微波介电陶瓷材料。

背景技术

近十几年微波通讯技术的发展，特别是地面移动通信、车载雷达、卫星直播电视、全球卫星定位系统等微波应用技术的迅速发展，频率高端化、集成化、小型化和低成本化已成为微波技术发展的必然趋势，而其中高频化是其发展的重点之一。例如：手机射频信号收发模块中用到具有高电流承载能力、高Q微波陶瓷电容器，无线局域网、卫星广播设备、医疗电子、导弹系统、飞机雷达等微波电路中，使用的频率越来越高，所以要求配套用的电子元器件具有高的品质因数。

近年来，由于优异的性能，AZrNb₂O₈体系的发展引起了广泛的关注，而在其上发展起来的ZnZrNb₂O₈系微波介质材料，在介电常数和品质因数上拥有良好的表现。为进一步提高体系的品质因数，本发明使用Sn⁴⁺离子对Zr⁴⁺离子进行取代，通过提高有序度和堆积密度等手段来改善材料的品质因数。

发明内容

本发明的目的，在于有效提高现有技术ZnZrNb₂O₈系微波介质材料的品质因数，提供一种新型高品质因数微波介质陶瓷材料及其制备方法。

本发明通过如下技术方案予以实现。

一种高品质因数微波介质陶瓷材料，目标合成物表达式为ZnZr_0.8Sn_0.2Nb₂O₈；

该高品质因数微波介质陶瓷材料的制备方法，具有如下步骤：

(1)将化学原料ZnO、ZrO₂、SnO₂和Nb₂O₅分别按ZnZr_0.8Sn_0.2Nb₂O₈化学计量比称量配料；

(2)将步骤(1)配置好的化学原料混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨4～8小时，将球磨后的原料放入干燥箱中烘干，过筛；

(3)将步骤(2)过筛后混合均匀的粉料于900℃预烧，保温2～6小时，合成前驱体；

(4)在步骤(3)的前驱体中添加质量百分数为1～2％聚乙烯醇，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨8～15小时，烘干后过筛，再用粉末压片机压力成型为坯体；

(5)将步骤(4)的坯体于1225℃～1325℃烧结，保温2～8小时，制成具有高品质因数的微波介质陶瓷材料；

(6)采用网络分析仪测试微波介质陶瓷材料的微波介电性能。

所述步骤(1)的化学原料ZnO、ZrO₂、SnO₂和Nb₂O₅的纯度大于99.9％。

所述步骤(2)采用行星式球磨机进行球磨，球磨机转速为400转/分。

所述步骤(4)的粉末压片机以2～4MPa的压力成型，坯体直径为10mm，厚度为5mm。

所述步骤(5)的烧结温度为1275℃。

本发明以ZnO,ZrO₂,SnO₂和Nb₂O₅为原料，通过简单固相法制备了一种新型的微波介质陶瓷材料ZnZr_0.8Sn_0.2Nb₂O₈，使用Sn⁴⁺离子对Zr⁴⁺离子进行取代，通过提高有序度和堆积密度等手段来改善材料的品质因数。其烧结温度为1225～1325℃，介电常数为26.30～27.37，Q×f为46,595～76,814GHz，谐振频率温度系数为-66.286～-55.093×10^-6/℃。本发明工艺简单，过程无污染，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步描述。

本发明采用纯度大于99.9％的化学原料ZnO,、ZrO₂,、SnO₂和Nb₂O₅，通过传统固相法制备微波介质陶瓷。

实施例1