[发明专利]一种高强度钙镁钛系微波介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种高强度钙镁钛系微波介质陶瓷材料及其制备方法，涉及信息功能材料领域。该陶瓷材料包括主材与改性添加物。主材包括稀土氧化物Ln_aO_b掺杂的Mg_2‑3xCa_xTiO_4‑2x，以及MgSiO₃，其中Ln为La、Y、Ce、Sm、Pr、Dy、Ho、Er或者Nd；主材的化学式为Mg_2‑3xCa_xTiO_4‑2x(zLn_aO_b)·yMgSiO₃，其中0.1≤x≤0.60，0y≤0.20，0.005≤z≤0.01。本发明的陶瓷介质材料是一种无铅环保型材料，采用固相合成方法合成Mg_2‑3xCa_xTiO_4‑2x与MgSiO₃作为主材的成分，掺杂改性添加物，制备出粉体平均粒径为0.5‑1.0um，利用该粉体制作电子陶瓷器件可在1300～1380℃的温度范围内烧结成瓷，其介电常数ε介于17～24之间，品质因数Qf值≥40000GHz，温度系数τf(‑40～85℃)：±10ppm/℃，抗弯强度达到200MPa以上。

技术领域

本发明涉及信息功能材料领域，且特别涉及一种高强度微波介质陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷材料是近年来迅速发展起来的一类新型功能陶瓷材料。它具有低介电损耗、高介电常数ε及介电常数温度系数τf稳定等特点。它是介质谐振器、滤波器、振荡器、双工器、天线、介质基板等在内的新型微波电路和器件的核心基础材料，在现代微波通信和卫星导航系统和设备中有广泛的应用。近年来，由于微波技术设备向小型化、集成化、低功耗，尤其是向民用的大批量、低价格化方向迅速发展，目前已经开发出一大批适用于各个微波频段的微波介质陶瓷材料。但目前的微波介质陶瓷材料存在强度低，或者不能同时满足中低室温介电常数、窄波动范围的温度系数以及高抗弯强度的要求的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度钙镁钛系微波介质陶瓷材料及其制备方法，以解决目前的微波介质陶瓷材料强度低的问题。

本发明采用以下方案来实现目的。

本发明提供一种高强度钙镁钛系微波介质陶瓷材料，包括主材和改性添加物。所述主材包括稀土氧化物Ln_aO_b掺杂的Mg_2-3xCa_xTiO_4-2x，以及MgSiO₃，其中Ln为La、Y、Ce、Sm、Pr、Dy、Ho、Er或者Nd。所述主材的化学式为Mg_2-3xCa_xTiO_4-2x(zLn_aO_b)·yMgSiO₃，其中0.1≤x≤0.60，0y≤0.20。所述主材在所述微波介质陶瓷材料中所占的质量分数为99.5～99.9wt％，所述改性添加物在所述微波介质陶瓷材料中所占的质量分数为0.1～0.5wt％。

进一步地，0.005≤z≤0.01。

进一步地，所述改性添加物选自ZnO、MnCO₃、Sb₂O₃、SiO₂和MnO₂中的一种或一种以上混合物。

进一步地，各个所述改性添加物在所述微波介质陶瓷材料中所占的质量分数范围是：ZnO为0～0.1％，MnCO₃为0～0.4％，Sb₂O₃为0～0.1％，SiO₂为0～0.2％，MnO₂为0～0.3％。

本发明还提供一种如上所述的微波介质陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：