本发明属于材料科学领域，具体涉及一种高品质因数微波介质陶瓷材料及其制备方法。
背景技术：
近年来，随着5g移动通信、卫星通信、无线网络、蓝牙等技术的快速发展，微波器件正超着小型化、高频化和轻量化方向发展，对微波介质陶瓷材料提出了更高要求:介电常数系列化，以满足不同通信频段需求；品质因数q×f值越高越好，以减少器件损耗；烧结温度越低越好，便于微结构控制和节能；频率温度系数可控可调。铈酸锶sr2ceo4具有极高的品质因数和适中的介电常数，引起广泛关注。但不足之处在于，铈酸锶体系烧结温度较高(1400℃)，晶相结构不稳定，限制了其实际应用。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是，克服现有材料体系及技术的不足，提供一种烧结温度低、晶相结构稳定的高品质因数微波介质陶瓷材料及其制备方法。
为解决技术问题，本发明提供的解决方案是：
提供一种高品质因数铈酸锶微波介质陶瓷材料，是在陶瓷基料中掺杂复合助剂，以降低烧结温度至875～1100℃；其中，陶瓷基料的化学式为sr2ceo4，复合助剂的化学式为li2co3-bi2o3；该介质陶瓷材料的化学表达式为：
(100-a)wt％sr2ceo4+awt％li2co3-bi2o3
其中，0﹤a≤4，li2co3:bi2o3的质量比＝x:y＝0.25～4。
本发明进一步提供了前述介质陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按srco3:ceo2的摩尔比＝2:1称取原料srco3和ceo2粉末，球磨混料4h；在1150℃下预烧4h后，进行二次球磨获得sr2ceo4陶瓷基料；
(2)按sr2ceo4与li2co3-bi2o3的质量比为(100-a):a，li2co3-bi2o3中的li2co3和bi2o3质量比例为x:y＝0.25～4取原料li2co3和bi2o3粉末；将sr2ceo4陶瓷基料、li2co3和bi2o3粉末进行球磨混料，然后干燥；
(3)将步骤(2)制得的混合粉料加入聚乙烯醇溶液中，混合均匀；在120mpa压强下进行压制，制备出圆柱状坯体；
(4)将步骤(3)中得到的坯体在875-1100℃条件下烧结4h，制得高品质因数铈酸锶微波介质陶瓷材料。
本发明中，所述步骤(1)中，球磨混料是在乙醇浸润条件下进行的。
本发明中，所述步骤(3)中，聚乙烯醇溶液的质量分数为15％，混合粉料占聚乙烯醇溶液质量百分比为8％。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1、本发明的微波介质陶瓷中，以高q×f值铈酸锶sr2ceo4为陶瓷基料，通过掺杂li2co3-bi2o3复合助剂，在烧结过程中li2co3和bi2o3产生液相，浸润陶瓷颗粒，促进了烧结传质过程，从而显著降低了sr2ceo4陶瓷的烧结温度。纯sr2ceo4烧结温度范围为1300-1400℃；本发明通过添加li2co3-bi2o3，使烧结温度范围降为875-1100℃。
2、本发明通过降低sr2ceo4陶瓷的烧结温度，避免陶瓷晶粒异常长大，并保持陶瓷晶体结构稳定性和优异的微波介电性能。本发明的微波介质陶瓷材料的介电常数13.5-14.5、q×f值69000-100000ghz，频率温度系数-60ppm/℃～-70ppm/℃。
3、本发明制备工艺简单、成本低、重复性较好，适用于大规模生产，在滤波器、天线、介质基片等微波元器件领域具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的专业技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例
1.按摩尔比srco3:ceo2＝2:1称取原料srco3和ceo2，在乙醇浸润条件下进行球磨混料4h；烘干后在1150℃下预烧4h，制得sr2ceo4备用。
2.按总质量比为sr2ceo4:li2co3-bi2o3＝100-a:a准备原料，其中按不同的li2co3-bi2o3成分可以将总成分的化学式写为：
p0.5-199.5wt％sr2ceo4-0.4wt％bi2o3-0.1wt％li2co3；(a＝0.5,x:y＝4)
p0.5-299.5wt％sr2ceo4-0.3wt％bi2o3-0.2wt％li2co3；(a＝0.5,x:y＝1.5)
p0.5-399.5wt％sr2ceo4-0.2wt％bi2o3-0.3wt％li2co3；(a＝0.5,x:y＝0.67)
p0.5-499.5wt％sr2ceo4-0.1wt％bi2o3-0.4wt％li2co3；(a＝0.5,x:y＝0.25)
p1-199wt％sr2ceo4-0.8wt％bi2o3-0.2wt％li2co3；(a＝1,x:y＝4)
p1-299wt％sr2ceo4-0.6wt％bi2o3-0.4wt％li2co3；(a＝1,x:y＝1.5)
p1-399wt％sr2ceo4-0.4wt％bi2o3-0.6wt％li2co3；(a＝1,x:y＝0.67)
p1-499wt％sr2ceo4-0.2wt％bi2o3-0.8wt％li2co3；(a＝1,x:y＝0.25)
p4-196wt％sr2ceo4-3.2wt％bi2o3-0.8wt％li2co3；(a＝4,x:y＝4)
p4-296wt％sr2ceo4-2.4wt％bi2o3-1.6wt％li2co3；(a＝4,x:y＝1.5)
p4-396wt％sr2ceo4-1.6wt％bi2o3-2.4wt％li2co3；(a＝4,x:y＝0.67)
p4-496wt％sr2ceo4-0.8wt％bi2o3-3.2wt％li2co3；(a＝4,x:y＝0.25)
3、制得的p0.5-p4混合粉料按8wt％的质量百分占比加入至质量分数为15％聚乙烯醇溶液中混合均匀，并在120mpa压强下进行压制成型，制备出圆柱状坯体。
4、将坯体在875-1100℃条件下烧结4h，制得高品质因数铈酸锶微波介质陶瓷。
对比例
按srco3:ceo2的摩尔比＝2:1称取原料srco3和ceo2粉末，球磨混料4h，在1150℃下预烧4h后，获得纯sr2ceo4粉料；将纯sr2ceo4粉料按8wt％的质量百分占比加入至质量分数为15％聚乙烯醇溶液中混合均匀，在120mpa压强下进行压制成型，制备出圆柱状坯体；将坯体在1300-1400℃条件下烧结4h，制得纯sr2ceo4微波介质陶瓷。
性能测试
针对无添加的纯sr2ceo4和本发明产品进行微波介电性能测试。
测试仪器为安捷伦e5071c网络分析仪，介电常数和q×f值的测试条件为25℃，9-10ghz，频率温度系数的测试温度范围为25℃-80℃。无添加的纯sr2ceo4和本发明产品的微波介电性能分别如表1和表2所示。
表1纯sr2ceo4在不同烧结温度下的微波介电性能
表2p0.5-p4组在不同烧结温度下的微波介电性能
从表1、2中的数据可见，向sr2ceo4中添加复合助剂li2co3-bi2o3后，陶瓷烧结温度明显降低。在a＝1且p1-1组烧结温度为1075℃时，材料最高q×f值大于100,000ghz；随着复合助剂中li2co3含量逐渐增加，温度进一步降低，p1-3组和p1-4组陶瓷能在950℃以下温度烧结，并具有优异的q×f值，大于65,000ghz。由此可知，本发明材料通过掺杂可将该体系的烧结温度降低至与ag共烧的温度范围，大大增强了其实用性和扩展了其应用范围。