[发明专利]一种钒基温度稳定型微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钒基温度稳定型微波介质陶瓷及其制备方法，该陶瓷材料结构表达式为：(1‑x)CeVO₄‑xTiO₂，其中0.1≤x≤0.25。本发明的钒基低损耗温度稳定型微波介质陶瓷材料具有以下特点：相对介电常数可调(11.2～16.5)，微波性能良好(Qf＝14,400GHz～25,700GHz)，烧结温度较低(950℃～1100℃)，谐振频率温度系数趋近于零(‑12.2ppm/℃～+14.7ppm/℃)，化学组成及制备工艺简单。

技术领域

本发明属于电子陶瓷及其制备技术领域，具体涉及一种钒基温度稳定型微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷是近二十多年发展起来的一种新型的功能陶瓷材料。它是指应用于微波频段(主要是300MHz～300GHz频段)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷材料，是制造微波介质滤波器和谐振器的关键材料。这种材料是近几十年来随着移动通信事业的迅速发展而发展起来的新型功能陶瓷材料，其突出特点是介电常数高、损耗低、谐振频率温度系数小，并被用来制成介质谐振器、介质天线、双工器、介质导波回路、介质稳频振荡器等微波元件。

目前，这些器件已被广泛应用于微波多路通信、微波中继通信、移动通信、卫星电视广播通信、散射通信、军用雷达和卫星导航定位系统等众多领域。近年来受益于移动通信、航天、军事、现代医学等领域的快速发展，微波介质陶瓷材料也越来越受到人们的关注，正以惊人速度迅速发展。

综上所述，随着微波介质陶瓷广泛应用于介质谐振器、滤波器、介质波导、介质基板以及介质超材料等领域，因此，寻找、制备与研究高介电常数(ε_r>40)、低损耗(Qf>5000GHz)、近零谐振频率温度系数(TCF＝0ppm/℃)、低成本(不含或者含有少量贵重金属)、环保(至少无铅，尽量不含或者含有较少有毒原材料)的新型微波介质陶瓷成为了人们当前研究的热点与重点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钒基温度稳定型微波介质陶瓷及其制备方法，该陶瓷材料相对介电常数较高，微波性能良好，谐振频率温度系数可调；该方法操作简单，重复性好，对设备要求低。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种钒基温度稳定型微波介质陶瓷，该微波介质陶瓷的化学组成为(1-x)CeVO₄-xTiO₂，其中0.1≤x≤0.25。

所述微波介质陶瓷中，锆石相CeVO₄的温度系数为负，金红石相TiO₂的温度系数为正，且锆石相和金红石相共存的温度系数趋近于零。

所述微波介质陶瓷的相对介电常数为11.2～16.5，微波性能Qf＝14,400GHz～25,700GHz，谐振频率温度系数为-12.2ppm/℃～+14.7ppm/℃。

本发明还公开了一种钒基温度稳定型微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

1)按照(1-x)CeVO₄-xTiO₂中Ce:V:Ti的摩尔比取铈、钒及钛的氧化物，混合后充分球磨，球磨后烘干、过筛并压制成块状体，然后在700～900℃下保温3～5h，得到样品烧块；其中，0.1≤x≤0.25；

2)将样品烧块粉碎，然后充分球磨，球磨后烘干、造粒、过筛，将过筛后的颗粒压制成型，然后在950℃～1100℃下烧结2h成瓷，得到钒基温度稳定型微波介质陶瓷。

所述的铈、钒及钛的氧化物分别为CeO₂、V₂O₅及TiO₂。

所述的球磨时间为4h～5h，烘干的温度为100℃～120℃。