一种高q值微波介质陶瓷及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高Q值微波介质陶瓷及其制备方法，属于微波介质材料制造【技术领域】。其制法为：将原料与去离子水混合均匀，研磨，煅烧，得到煅烧粉体；将煅烧粉体与掺杂剂SrCO3混合均匀，经球磨，造粒，压制成型，排胶，烧结，得到高Q值微波介质陶瓷。其产品为：包括主晶相和掺杂剂SrCO3，主晶相成分为xBaTiO3-(1-x)LaLnO3，0.45≤x≤0.75；SrCO3的质量百分比为0.15%~0.8%。本发明的优点为：制备的高Q值微波介质陶瓷材料的中介电常数εr=50~60，Q×f≥35000GHz，τf=0±8ppm/℃；原料简单易得，价格低廉；制备方法简单易行，易于实现产业化。
【专利说明】一种高Q值微波介质陶瓷及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微波介质材料制造【技术领域】，特别涉及一种高Q值微波介质陶瓷及其制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来，随着移动通讯、卫星通讯的迅速发展，特别是数字卫星电视的发展，中介高Q微波介质陶瓷得到了广泛的研究。中介电常数微波介质陶瓷在微波系统中应用时，必须满足以下要求:介电常数ε^30-50，谐振频率温度系数Tf=0± 1ppm/°C，QXf^ 30000GHz。在目前已报道的中介电常数高Q值微波介质陶瓷体系中，xCaTi03-( 1-χ)LnAlO3 (x=0.7，Ln=Nd, La)体系陶瓷因其具有优良的微波介电性能:介电常数ε r =45~50，谐振频率温度系数τ f=0±8ppm/°C，QXf=32000GHz^42000GHz而备受关注。广泛应用于微波介质腔体滤波器的中介电常数高Q值微波介质陶瓷体系还有:SrT13-LaAlO3体系陶瓷，其 ε r=42, QXf =30000GHzo
[0003]在现有的中介电常数微波介质陶瓷体系中，大部分均采用多种贵重稀土元素，如钕(Nd)、镧(La)等，且含量较大。目前稀土元素仍处于高价位，大大增加了产品成本。同时，为了保证中介高Q微波介质陶瓷在工业生产中的可靠性和稳定性，国内厂家会选择从日韩及欧美厂家购买合 成好的XCaT13- (1-X)LnAlO3体系微波介质陶瓷粉末，大大增加了工业生产成本，并限制了移动通信等领域的微波介质器件的开发利用。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术的不足和缺陷，本发明提出了一种高温烧结高Q值微波介质陶瓷及其制备方法。
[0005]本发明采用的技术方案是:
一种高Q值微波介质陶瓷，包括主晶相和掺杂剂SrCO3,所述主晶相成分为XBaT13- (l-χ) LaLnO3,0.45 < χ < 0.75。
[0006]所述SrCO3的质量百分比为0.15%~0.8%。
[0007]—种制备上述高Q值微波介质陶瓷的方法，包括如下步骤:
(1)将原料与去离子水按质量比1:1混合均匀，并且以氧化锆球为球磨介质，研磨6小时，得到均匀的混合物；所述原料包括质量百分比为25~35%的BaC03、15~30%的Ti02、20~35% 的 La2O3 和 10~25% 的 Ln2O3 ；
(2)将步骤(1)制备的混合物烘干，以80目的筛网过筛，得到干燥粉体；
(3)将步骤(2)得到的干燥粉体在氧化铝坩锅中煅烧，得到煅烧粉体；
(4)将步骤(3)得到的煅烧粉体与掺杂剂SrCO3混合均匀，经球磨7、小时，烘干后，加入聚乙烯醇水溶液进行造粒，压制成型，排胶，烧结，得到高Q值微波介质陶瓷材料。
[0008]所述步骤(1)中的BaCO3的纯度大于或等于99.5% ;Ti02的纯度大于或等于99.5% ；La2O3的纯度大于或等于99.99% ； Ln2O3的纯度大于或等于99.99%。[0009]所述步骤(3)中的煅烧条件为:温度1300°C~1355°C，时间4~7小时。
[0010]所述步骤(4)中掺杂剂SrCO3的纯度大于或等于99.0% ；
所述步骤(4)中的聚乙烯醇水溶液的浓度为5%，质量百分比为8%~13% ；
所述步骤(4)中的排胶条件为:温度500°C，时间I小时；
所述步骤(4)中的烧结条件为:温度1450°C~1580°C，时间5~10小时。
[0011]本发明公开了一种新型的材料体系:BaTi03、LaLnO3两相复合获得XBaT13-(l_x)LaLnO3 (x=0.45^0.75)中介电常数微波介质陶瓷，并掺入适量的SrC03。是在采用常规固相反应法基础上制备出的性能稳定，重复性良好，介电常数更高(50飞0)，Q值更高(35000-40000)，谐振频率温度系数为8ppm/°C左右且连续可调的高性能微波介质陶瓷。
[0012]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
I)本发明制备的高Q值微波介质陶瓷材料的中介电常数L =50-60，QXf≥35000GHz, τ f =0±8ppm/°C，可广泛用于各种介质谐振器、滤波器等各种微波滤波器的制造，可满足移动通信、卫星通信等系统的技术需要。
[0013]2)原料简单易得，价格低廉；预烧及烧结温度相比降低；贵重稀土元素的含量少，节约了制备成本。
[0014]3)制备方法简单易行，易于实现产业化。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明制备方法的流程图。
[0016]图2为实施例1-3所制备的高Q值微波介质陶瓷的X射线衍射图，测试仪器为日本生产的型号为XRD~7000型X射线衍射分析测试仪，其中，图a为实施例1所制备的高Q值微波介质陶瓷0.45BaTi03+0.55LaLn03的X射线衍射图，图b为实施例2所制备的高Q值微波介质陶瓷0.60BaTi03+0.40LaLn03的X射线衍射图，图c为实施例3所制备的高Q值微波介质陶瓷0.75BaTi03+0.25LaLn03的X射线衍射图。
【具体实施方式】
[0017]实施例1
1)按质量百分比25%BaC03，15%T12, 35% La2O3和25% Ln2O3称取原料，向原料中加入和原料等质量的去离子水，并且以氧化锆球为球磨介质，研磨6小时得到均匀的混合物；
2)将步骤I)得到的混合物烘干后，以80目的筛网过筛，得到干燥粉体；
3)将步骤2)得到的干燥粉体加入到氧化铝坩锅中，在1300°C温度条件下煅烧4小时得到煅烧粉体；
4)将步骤3)得到的煅烧粉体与质量百分比为0.15% SrCO3混合均匀后，经球磨7小时，烘干后，加入质量百分比为8%，浓度为5%的聚乙烯醇水溶液，并造粒，压制成型。然后于高温炉中升温至500°C，保温I小时进行排胶，继续升温至1450°C烧结并保温5小时后随炉自然冷却，得到高Q值微波介质陶瓷0.45BaTi03+0.55LaLn03。
[0018]实施例2
I)按质量百分比30%BaC03，25% T12, 28% La2O3和17% Ln2O3称取原料，向原料中加入和原料等质量的去离子水，并且以氧化锆球为球磨介质，研磨6小时得到均匀的混合物；2)将步骤I)得到的混合物烘干后，以80目的筛网过筛，得到干燥粉体；
3)将步骤2)得到的干燥粉体加入到氧化铝坩锅中，在1330°C温度条件下煅烧5.5小时得到煅烧粉体；
4)将步骤3)得到的煅烧粉体与质量百分比为0.53% SrCO3混合均匀后，经球磨8小时，烘干后，加入质量百分比为10%，浓度为5%的聚乙烯醇水溶液，并造粒，压制成型。然后于高温炉中升温至500°C，保温I小时进行排胶，继续升温至1540°C烧结并保温7小时后随炉自然冷却，得到高Q值微波介质陶瓷0.60BaTi03+0.40LaLn03。
[0019]实施例3
1)按质量百分比35%BaC03，30%T12, 25% La2O3和10% Ln2O3称取原料，向原料中加入和原料等量的去离子水，并且以氧化锆球为球磨介质，研磨6小时得到均匀的混合物；
2)将步骤I)得到的混合物烘干后，以80目的筛网过筛，得到干燥粉体；
3)将步骤2)得到的干燥粉体加入到氧化铝坩锅中，在1355°C温度条件下煅烧7小时得到煅烧粉体； 4)将步骤3)得到的煅烧粉体与质量百分比为0.8% SrCO3混合均匀后，经球磨9小时，烘干后，加入质量百分比为13%，浓度为5%的聚乙烯醇水溶液，并造粒，压制成型。然后于高温炉中升温至500°C，保温I小时进行排胶，继续升温至1580°C烧结并保温10小时后随炉自然冷却，得到高Q值微波介质陶瓷0.75BaTi03+0.25LaLn03。
[0020]其制备方法如上，所述主要流程通过附图1说明。采用安捷伦网络分析仪用平行板谐振法进行微波陶瓷介电常数的测试，采用闭腔法测试微波陶瓷的QXf值和τ f值。
[0021]采用XRD-7000型X射线衍射分析测试仪对实施例f 3的陶瓷进行物相分析(如图2所示)，结果说明实施案例1-3的主晶相均为XBaT13-(1-X) LaLnO3,0.45≤x≤0.75，并含有少量杂相SrCO3。
[0022]表1 XBaT13-(1-X) LaLnO3 (0.45 ≤x ≤0.75)高 Q 值微波介质陶瓷材料组成。
[0023]表1中介电常数微波介质陶瓷组成
【权利要求】
1.一种高Q值微波介质陶瓷，其特征在于:包括主晶相和掺杂剂SrCO3，所述主晶相成分为 XBaT13-(1-X) LaLnO3,0.45 ≤ x ≤ 0.75。
2.根据权利要求1所述一种高Q值微波介质陶瓷，其特征在于:所述SrCO3的质量百分比为 0.15%~0.8%ο
3.一种制备权利要求1或2所述高Q值微波介质陶瓷的方法，其特征在于包括如下步骤: (1)将原料与去离子水按质量比1:1混合均匀，并且以氧化锆球为球磨介质，研磨6小时，得到均匀的混合物；所述原料包括质量百分比为25~35%的BaC03、15~30%的Ti02、。20~35% 的 La2O3 和 10~25% 的 Ln2O3 ； (2)将步骤(1)制备的混合物烘干，以80目的筛网过筛，得到干燥粉体； (3)将步骤(2)得到的干燥粉体在氧化铝坩锅中煅烧，得到煅烧粉体； (4)将步骤(3)得到的煅烧粉体与掺杂剂SrCO3混合均匀，经球磨7、小时，烘干后，加入聚乙烯醇水溶液进行造粒，压制成型，排胶，烧结，得到高Q值微波介质陶瓷。
4.根据权利要求3所述一种高Q值微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于:所述步骤(I)中的BaCO3的纯度大于或等于99.5% ；Ti02的纯度大于或等于99.5% ； La2O3的纯度大于或等于99.99% ；Ln 2O3的纯度大于或等于99.99%。
5.根据权利要求3或4所述一种高Q值微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于:所述步骤(3)中的煅烧条件为:温度1300°C~1355°C，时间4~7小时。
6.根据权利要求3或4所述一种高Q值微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于:所述步骤(4)中掺杂剂SrCO3的纯度大于或等于99.0%。
7.根据权利要求3或4所述一种高Q值微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于:所述步骤(4)中的聚乙烯醇水溶液的浓度为5%，质量百分比为8%~13%。
8.根据权利要求3或4所述一种高Q值微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于:所述步骤(4)中的排胶条件为:温度500°C，时间I小时。
9.根据权利要求3或4所述一种高Q值微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于:所述步骤(4)中的烧结条件为:温度14500C~1580°C，时间5~10小时。
【文档编号】C04B35/50GK104030685SQ201410180385
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年4月30日 优先权日:2014年4月30日
【发明者】曲鑫, 唐珩, 周龑, 万丰 申请人:武汉虹信通信技术有限责任公司