[发明专利]一种高Q值微波介质陶瓷粉料的制备方法

说明书

本发明涉及陶瓷材料技术领域，公开了一种高Q值微波介质陶瓷粉料的制备方法，包括步骤：1)原料预处理和称取；2)球磨；3)压滤；4)前驱粉制备；5)预烧结；6)砂磨；7)煅烧；8)冷却、粉碎和过筛。本发明提供一种高Q值微波介质陶瓷粉料的制备方法，采用SiC微球形成局部微区域热源中心，在CSAT粉料煅烧时形成均匀快速的加热区域，获得了小粒径且分布均匀的CSAT粉料；同时掺杂自制的CuO‑B₂O₅‑ZnO‑MnO₂复合烧结助剂，能够有效降低CSAT粉料的烧结温度，合成高性能的CSAT微波介质陶瓷粉料。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料技术领域，尤其是涉及一种高Q值微波介质陶瓷粉料的制备方法。

背景技术

随着5G通信技术的迅猛发展，微波陶瓷元器件(如陶瓷介质滤波器、介质天线、谐振器等)向小型化、集成化方向发展，作为制作陶瓷元器件的关键材料，微波陶瓷介质材料得到了广泛应用。以钙镁钛系为代表的一类微波介质材料，因其具有合适的介电常数(21～22)及较高的品质因数(≥50000)等优良的介电性能，常被用于制作微波陶瓷元器件。然而，往往用离子掺杂来调整其谐振频率温度系数(τ_f)时，将显著降低品质因数(Qf)，使得陶瓷元器件的插入损耗极大增加，并降低器件的使用可靠性和稳定性，使得该类材料的应用受到限制。因此，研究具有高Qf和τ_f≈0的微波介质材料成为必然。

具有典型层状钙钛矿结构的钙钐钛系(CST)微波材料，与钙镁钛系相比，具有相近的介电常数(20～22)，但具有更高的品质因数(≥70 000)，且通过离子掺杂调整谐振系数(τ_f)的过程中，不会降低材料的介电性能。因此，该类材料备受青睐，成为替代钙镁钛系材料制作陶瓷元器件的关键。但是，钙钐钛系陶瓷介质材料的烧结温度为1400℃～1500℃，工业生产中，其生产成本大大增加。为了降低能耗，使该类材料得到实际应用，必须降低其烧结温度。目前，很少见到相关报道。

众所周知，拥有晶粒细小且均匀分布的微波陶瓷介质材料，将具备优异的晶粒尺寸效应，体现出更优良的介电性。普通的固相法合成钙钐钛系微波材料时，由于工艺过程带来的成分不均及杂质，往往引起陶瓷材料烧结后出现空位、间隙、晶粒异常长大等缺陷，严重降低材料的介电性能。本发明提出的一种高Q值微波介质陶瓷粉料的制备方法，采用普通的固相法合成钙钐钛(CaCO₃-Sm₂O₃-Al₂O₃-TiO₂，简写为CSAT)系介质粉料。制备过程中，加入一定比例SiC微球，微区域形成“热源中心”，有效缩小结晶时间，促进晶粒快速成核，避免晶粒异常长大，使得材料内部晶粒细小且分布均匀，从而制备得到了晶粒细小且尺寸可控的CSAT粉料。同时，掺入低熔点的CuO-B₂O₅(CB)和ZnO-MnO₂复合助烧剂，有效降低了CSAT材料的烧结温度，减少了生产成本。

发明内容

基于现有技术中材料的晶粒尺寸异常长大等不可控因素以及粉料的煅烧方法对CSAT微波陶瓷的介电性能的影响，本发明提供一种高Q值微波介质陶瓷粉料的制备方法，采用SiC微球形成微区域热源中心，在CSAT粉料煅烧时形成均匀快速的加热区域，获得了小粒径、粒度分布窄的CSAT粉料，同时掺杂自制的CuO-B₂O₅-ZnO-MnO₂复合烧结助剂，能够有效降低CSAT粉料的烧结温度，合成高性能的CSAT微波介质陶瓷粉料。

为解决上述技术问题，本发明提出的一种高Q值微波介质陶瓷粉料的制备方法，包括以下步骤：