[发明专利]复合氧化锆材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种复合氧化锆材料及其制备方法。复合氧化锆材料为掺杂有Al、Y、Ca、Ba、Mg、Ce和Ti中一种或多种掺杂元素的氧化锆材料。通过掺杂上述元素并将各掺杂元素的含量控制在上述范围内，一方面能够改善氧化锆晶型结构，使其表现出更佳的介电性能，以满足毫米波频段应用要求；另一方面，这些元素的成本也相对较低，也有利于节约复合氧化锆材料的生产成本。与此同时，这些掺杂元素的掺杂效果相对更容易，也能够降低掺杂难度，形成的材料粒径更为均匀，性能更佳。

技术领域

本发明涉及无机材料技术领域，具体而言，涉及一种复合氧化锆材料及其制备方法。

背景技术

随着5G技术的发展，信号带宽更大、传输速度快，将采用3GHz以上的频谱，其毫米波的波长更短、穿透力差、衰减大、覆盖范围会减小。5G时代的到来催生材料的变革与需求，新技术的出现对材料提出新的性能要求，包括微波介质陶瓷、PCB材料、半导体材料、手机天线材料、导热散热等材料等都将在5G应用中发生改变。

对于通信设备来说，介电性能是影响其传输速度及灵敏度等重要指标之一。由于5G将采用更高的频率，对于一些陶瓷材料应用中损耗提出了更高的要求。

智能手机中的指纹识别功能要求指纹识别的速度快，同时外观有质感及美感。氧化锆陶瓷具有高强度、高硬度、耐酸碱腐蚀及高化学稳定性等优点，同时还具有散热性能号、无信号屏蔽、抗刮耐磨、外观效果好等特点，在手机背板、指纹手别盖板、5G基站、可穿戴设备的外壳以及用于锁屏和音量键等小型结构件等方向已开始应用。

目前复合氧化锆的制备方法常用的为溶胶-凝胶法、共沉淀、水热工艺等，也有比如专利CN107285763B中公开了利用高温高压雾化喷嘴的方法制备复合氧化锆，但该方法成本高，不利于工业大规模生产。除此之外，现有技术中制备的复合氧化锆材料往往存在介电常数、介电损耗等介电性能不满足毫米波频段应用要求的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种复合氧化锆材料及其制备方法，以解决现有技术中复合氧化锆材料的介电常数、介电损耗等介电性能不满足毫米波频段应用要求的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种复合氧化锆材料，其中，复合氧化锆材料为掺杂有Al、Y、Ca、Ba、Mg、Ce和Ti中一种或多种掺杂元素的氧化锆材料。

进一步地，以氧化物计，Al元素的掺杂量为0～20wt％，Y元素的掺杂量为0.02～6.5wt％，钙元素的掺杂量为0～15wt％，Ba元素的掺杂量为0～5wt％，Mg元素的掺杂量为0～20wt％，Ce元素的掺杂量为0～18wt％，Ti元素的掺杂量为0～1.5wt％；优选地，以氧化物计，Al元素的掺杂量为0～18wt％，Y元素的掺杂量为1～5wt％，钙元素的掺杂量为0～12wt％，Ba元素的掺杂量为0～3wt％，Mg元素的掺杂量为0～12wt％，Ce元素的掺杂量为0～12.5wt％，Ti元素的掺杂量为0～1wt％。

进一步地，掺杂元素为Y元素和Ba元素，且以氧化物计，Y元素的掺杂量为1～5wt％，Ba元素的掺杂量为0.05～1.5wt％；或者，掺杂元素为Y元素和Ti元素，且以氧化物计，Y元素的掺杂量为1.5～4wt％，Ti元素的掺杂量为0.02～1wt％；或者，掺杂元素为Y元素、Al元素和Ba元素，且以氧化物计，Y元素的掺杂量为1～3wt％，Al元素的掺杂量为5～12wt％，Ba元素的掺杂量为0.05～1.2wt％；或者，掺杂元素为Y元素、Al元素和Ti元素，且以氧化物计，Y元素的掺杂量为1～3wt％，Al元素的掺杂量为5～8wt％，Ti元素的掺杂量为0.02～0.08wt％；或者，掺杂元素为Y元素、Ce元素和Ba元素，且以氧化物计，Y元素的掺杂量为1.5～3wt％，Ce元素的掺杂量为2～6wt％，Ba元素的掺杂量为0.08～0.1wt％；或者，掺杂元素为Y元素、Ce元素和Ti元素，且以氧化物计，Y元素的掺杂量为1～3wt％，Ce元素的掺杂量为2～7wt％，Ti元素的掺杂量为0.02～0.08wt％。