专利名称：低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷及其制备方法
技术领域：
本发明属于电子陶瓷及其制造技术领域，涉及一种微波介质材料，特别是一种低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷及其制备方法。
背景技术：
微波介质陶瓷是指应用于微波频段(300MHz 300GHz)电路中作为介质材料完成一种或多种功能的陶瓷材料。理想微波介质陶瓷具有合适的介电常数(L)、高品质因数(QXf)和趋于零的谐振频率温度系数(Tf)。用微波介质陶瓷制作的谐振器、滤波器、微波集成电路基片等元器件，在移动通信、无线局域网、军事通信等现代通信技术中得到了广泛应用。随着现代通信设备向小型化、集成化、高可靠性和低成本化方向发展，以低温共烧陶瓷(Low temperature co-fired ceramic,简称LTCC)技术为基础的多层结构设计是实现元器件微型化的重要途径。LTCC技术除要求微波介质材料具有良好微波介电性能外，还要求其能够与高电导率、低熔点贱金属Ag (960°C)电极匹配共烧。此外，随着通信设备运行频率的不断提高，系统损耗和发热量随之增大，系统稳定性逐渐变差。为克服频率拓宽带来的众多问题，亟需开发高Q值和谐振频率的低、中(15 ^ 彡25)与近零τ f值的微波介质材料。尖晶石结构正钛酸镁(Mg2TiO4)具有优异的微波介电性能(ε r=14,Qxf=150000GHz, τ f=-50ppm/ °C ),其原料丰富、成本低廉，是一种很有发展前景的低ε P高Q值高频用微波介质材料，但其存在烧结温度高(1450°C)与具有较大负Tf值(_50ppm/°C)，从而限制了其进一步商用化。因此，降低烧结温度并改善其Tf值有利于实现Mg2TiO4基介质陶瓷的实际应用。Belous等，报道了等价的Co替代Mg对Mg2TiO4基陶瓷微结构与微波介电性能的影响，即0.93
+0.07CaTi03陶瓷，其ε r=17> Qxf=105000G Hz> Tf=5ppm/°C。Huang 等通过 A、B 位取代提高了(MghAx)2(Ti1IBy)
O4(A=Zn、Mn、Co，B=Sn)基陶瓷的品质因数QX f值，改善了其烧结特性(可使其烧结温度降低约IO(TC)并选用具有正谐振频率温度系数材料有效调控了其值。吕文中等通过添加ZnNb2O6来改善Mg2TiO4-CaTiO3基陶瓷的烧结性能。Huang等添加0.5wt%B203可将0.92 (MgQ.95CoQ.J2TiO4-0.08 (Caa8Sra2) TiO3复合陶瓷烧结温度降至1200°C，同时具有良好微波介电性能(ε r=18.1, Qxf=95000GHz, τ f=-5ppm/°C )。以上研究表明Mg2TiO4基材料谐振频率得到了有效调控，但烧结温度仍高达1200°C，无法与银电极材料共烧，限制了材料的应用。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题在于克服上述陶瓷材料烧结温度高的缺点，提供一种烧结温度低且同时保持其优异微波介电性能的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。本发明所要解决的另一个技术问题在于为上述低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷提供一种制备方法。解决上述技术问题所采用的技术方案是:该低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷用通式0.9 (Mg0 95Zn0 05) 2 (Ti0 8Sn0 2) O4-0.1 (Ca0 8Sr0 2) Ti0s-3.0wt.%LiF_0.8wt.%Fe203-xwt.%V205 表示的材料组成，式中χ的取值为0.5 3.0。本发明χ的取值最佳为1.5。上述低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷的制备方法由下述步骤组成:1、制备(Mg。.95Zn0.05) 2 (Ti。.8Sn0.2) O4 预烧粉按(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4的化学计量比称取原料 MgO、ZnO、TiO2 和 SnO2，将原料与玛瑙球、无水乙醇按质量比为1: 2: 2装入尼龙球磨罐中，充分混合球磨6小时，80 100°C干燥，1150°C预烧 3 小时，制备成(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4 预烧粉。2、制备(Caa8Sra2)TiO3 预烧粉按(Caa8Sra2) TiO3的化学计量比称取原料CaC03、SrCO3和TiO2,将原料与玛瑙球、无水乙醇按质量比为1: 2: 2装入尼龙球磨罐中，充分混合球磨6小时，80 100°C干燥，1100。。预烧3小时，制备成(Caa8Sra2)TiO3预烧粉。3、制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷按0.9 (Mg0 95Zn0.05) 2 (Ti0 8Sn0 2) O4-0.1 (Ca0 8Sr0.2) Ti03_3.0wt.%LiF_0.8wt.%Fe203-xwt.%V205 的化学计量比称取原料(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4 预烧粉、(Caa8Sra2)TiO3 预烧粉、LiF、Fe203和V2O5，装入尼龙球磨罐中，加入玛瑙球和无水乙醇，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1: 2: 2，充分混合球磨6小时，干燥，加入原料质量5%的质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，造粒，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯 900 975°C烧结3 10小时，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。本发明的制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷步骤3中，将生坯最佳在950°C烧结5小时。本发明通过在正钛酸镁基复合陶瓷中引入烧结助剂LiF-Fe2O3-V2O5,将
0.9 (Mg0.95Zn0.05) 2 (Ti0.8Sn0.2) O4-0.1 (Ca0.8Sr0.2) TiO3 基复合陶瓷烧结温度从 1325 °C 降至950°C，同时保持了优异的微波介电性能，从而使该材料与银电极共烧成为可能。这种低温烧结微波介质陶瓷所用原料来源丰富、成本低廉，可广泛应用于低温共烧陶瓷系统，GPS天线、无限局域网用滤波器、多层介质谐振器等微波器件的制造。
图1是实施例1制备的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷的扫描电镜图。图2是实施例1制备的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷的X射线粉末衍射图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。实施例1以制备 0.9 (Mg0 95Zn0.05) 2 (Ti0 8Sn0 2) O4-0.1 (Ca0 8Sr0.2) Ti03_3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe203-l.5wt.%V205表示的复合陶瓷材料为例，所用原料及制备方法如下:1、制备(Mg。.95Zn0.05) 2 (Ti。.8Sn0.2) O4 预烧粉按(Mg。.95Zn0.05) 2 (Ti。.8Sn0.2) O4 的化学计量比称取原料 Mg04.285g、ZnO0.455g、Ti023.574g和SnO2L 686g，装入尼龙球磨罐中，加入20g玛瑙球、20g无水乙醇，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1: 2: 2,用行星球磨机球磨6小时,转速为360转/分钟，置于烘箱内80 100°C干燥4小时，装入刚玉坩埚中1150°C预烧3小时，制备成(Mg0.95Zn0.05) 2 (Ti0.8Sn0.2) O4 预烧粉。2、制备(Caa8Sra2) TiO3 预烧粉按(Caa8Sra2)TiO3的化学计量比称取原料 CaC034.226g、SrCO3L 558g 和Ti024.216g，装入尼龙球磨罐中，加入玛瑙球20g、无水乙醇20g，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1:2: 2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80 100°C干燥4小时，装入刚玉坩埚中1100°C预烧3小时，制备成(Caa8Sra2)TiO3预烧粉。3、制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷按0.9 (Mg0.95Zn0.05) 2 (Ti0.8Sn0.2) O4-0.1 (Ca0 8Sr0 2) Ti0s-3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe2O3-L 5wt.0ZoY2O5 的化学计量比称取原料(Mg0.95Zn0.05) 2 (Ti0.8Sn0.2) O4 预烧粉 9.123g、(Ca0 8Srtl 2)TiO3 预烧粉 0.877g、LiF0.03g、Fe2O30.008g 和 V2O50.015g，装入尼龙球磨罐中，(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4 预烧粉与(Caa8Sra2)TiO3 预烧粉的摩尔比为 9: I, LiF, Fe2O3和V2O5的加入量分别是(Mga95Znatl5)2 (Tia8Sna2) O4预烧粉与(Caa8Sra2) TiO3预烧粉总质量的3.0%、0.8%、1.5%，加入玛瑙球20g和无水乙醇20g，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1:2: 2，用行星球磨机球·磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80 100°C干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生还,将生还于950°C烧结5小时,制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。所制备的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷采用Quantan200 (Holand)型环境扫描电子显微镜及RagukuD/Max2550 (Japan)型X射线衍射仪进行表征，结果见图1和图2。由图1可见，所制备的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷由明暗不同的两种晶粒组成。由图2可见，所制备的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷由钙钛矿结构的(Caa8Sra2)TiO3相与尖晶石结构的(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4 相以及少量的第二相 Ca5Mg4 (VO4) 6 所组成。实施例2以制备0.9 (Mg0 95Zn0.05) 2 (Ti0 8Sn0 2) O4-0.1 (Ca0 8Sr0.2) Ti03_3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe203-0.5wt.%V205表示的复合陶瓷材料为例，所用原料及制备方法如下:在实施例1的制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷步骤3中，按0.9 (Mg0.95Zn0.05) 2 (Ti0.8Sn0.2) O4-0.1 (Caa8Sr0.2) Ti03_3.0wt.%LiF_0.8wt.%Fe203-0.5wt.%V205的化学计量比称取原料(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4预烧粉9.123g、(Caa8Sra2)TiO3预烧粉0.877g、LiR).03g、Fe2O30.008g 和 V2O50.005g，装入尼龙球磨罐中，(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)
O4预烧粉与(Caa8Sra2)TiO3预烧粉的摩尔比为9: 1，LiF、Fe2O3和V2O5的加入量分别是(Mga95Zntl.J2(Tia8Sna2) O4 预烧粉与(Caa8Sra2) TiO3 预烧粉总质量的 3.0%、0.8%、0.5%，加入玛瑙球20g和无水乙醇20g，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1: 2: 2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80 100°C干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生还,将生还于950°C烧结5小时。其他步骤与实施例1相同，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。
实施例3以制备0.9 (Mg0 95Zn0.05) 2 (Ti0 8Sn0 2) O4-0.1 (Ca0 8Sr0.2) Ti03_3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe203-3.0wt.%V205表示的复合陶瓷材料为例，所用原料及制备方法如下:在实施例1的制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷步骤3中，按0.9 (Mg0.95Zn0.05) 2 (Ti0.8Sn0.2) O4-0.1 (Caa8Sr0.2) Ti03_3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe203-3.0wt.%V205的化学计量比称取原料(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4预烧粉9.123g、(Caa8Sra2)TiO3预烧粉0.877g、LiF0.03g、Fe2O30.008g 和 V2O50.03g，装入尼龙球磨罐中，(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4预烧粉与(Caa8Sra2)TiO3预烧粉的摩尔比为9: 1，LiF、Fe2O3和V2O5的加入量分别是(Mga95Zntl.J2(Tia8Sna2) O4 预烧粉与(Caa8Sra2) TiO3 预烧粉总质量的 3.0%、0.8%、3.0%，加入玛瑙球20g和无水乙醇20g，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1: 2: 2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80 100°C干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生还,将生还于950°C烧结5小时。其他步骤与实施例1相同，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。实施例4在实施例1的制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷步骤3中，按0.9 (Mg0.95Zn0.05) 2 (Ti0.8Sn0.2) O4-0.1 (Caa8Sr0.2) Ti03_3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe203-l.5wt.%V205的化学计量比称取原料(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4预烧粉9.123g、(Caa8Sra2)TiO3预烧粉0.877g、LiF0.03g、Fe2O30.008g 和 V2O50.015g，装入尼龙球磨罐中，(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4预烧粉与(Caa8Sra2)TiO3预烧粉的摩尔比为9: 1，LiF、Fe2O3和V2O5的加入量分别是(Mga95Zntl.J2(Tia8Sna2) O4 预烧粉与(Caa8Sra2) TiO3 预烧粉总质量的 3.0%、0.8%、1.5%，加入玛瑙球20g和无水乙醇20g，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1: 2: 2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80 100°C干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液 ，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生还,将生还于900°C烧结5小时。其他步骤与实施例1相同，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。实施例5在实施例1的制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷步骤3中，按0.9 (Mg0.95Zn0.05) 2 (Ti0.8Sn0.2) O4-0.1 (Caa8Sr0.2) Ti03_3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe203-l.5wt.%V205的化学计量比称取原料(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4预烧粉9.123g、(Caa8Sra2)TiO3预烧粉0.877g,LiF0.03g、Fe2O30.008g 和 V2O50.015g，装入尼龙球磨罐中，(Mga95Znatl5)2 (Tia8Sna2)O4预烧粉与(Caa8Sra2)TiO3预烧粉的摩尔比为9: 1，LiF、Fe2O3和V2O5的加入量分别是(Mga95Zntl.J2(Tia8Sna2) O4 预烧粉与(Caa8Sra2) TiO3 预烧粉总质量的 3.0%、0.8%、1.5%，加入玛瑙球20g和无水乙醇20g，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1: 2: 2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80 100°C干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯于925°C烧结5小时。其他步骤与实施例1相同，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。实施例6
在实施例1的制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷步骤3中，按0.9 (Mg0.95Zn0.05) 2 (Ti0.8Sn0.2) O4-0.1 (Caa8Sr0.2) Ti03_3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe203-l.5wt.%V205的化学计量比称取原料(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4预烧粉9.123g、(Caa8Sra2)TiO3预烧粉0.877g、LiF0.03g、Fe2O30.008g 和 V2O50.015g，装入尼龙球磨罐中，(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4预烧粉与(Caa8Sra2)TiO3预烧粉的摩尔比为9: 1，LiF、Fe2O3和V2O5的加入量分别是(Mga95Zntl.J2(Tia8Sna2) O4 预烧粉与(Caa8Sra2) TiO3 预烧粉总质量的 3.0%、0.8%、1.5%，加入玛瑙球20g和无水乙醇20g，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1: 2: 2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80 100°C干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯于975°C烧结5小时。其他步骤与实施例1相同，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。实施例7 在实施例1的制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷步骤3中，按
0.9 (Mg0.95Zn0.05) 2 (Ti0.8Sn0.2) O4-0.1 (Caa8Sr0.2) Ti03_3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe203-l.5wt.%V205的化学计量比称取原料(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4预烧粉9.123g、(Caa8Sra2)TiO3预烧粉
0.877g、LiF0.03g、Fe2O30.008g 和 V2O50.015g，装入尼龙球磨罐中，(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4预烧粉与(Caa8Sra2)TiO3预烧粉的摩尔比为9: 1，LiF、Fe2O3和V2O5的加入量分别是(Mga95Zntl.J2(Tia8Sna2) O4 预烧粉与(Caa8Sra2) TiO3 预烧粉总质量的 3.0%、0.8%、1.5%，加入玛瑙球20g和无水乙醇20g，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1: 2: 2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80 100°C干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯于950°C烧结3小时。其他步骤与实施例1相同，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。实施例8在实施例1的制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷步骤3中，按
0.9 (Mg0 95Zn0 05) 2 (Ti0 8Sn0 2) O4-0.1 (Ca0 8Sr0 2) Ti03_3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe203-l.5wt 0M2O5 的化学计量比称取原料(Mg0.95Zn0.05) 2 (Ti0.8Sn0.2) O4 预烧粉 9.123g、(Ca0.8Sr0.2)TiO3 预烧粉 0.877g、LiF0.003g、Fe2O30.008g 和 V2O50.015g,装入尼龙球磨罐中，(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4 预烧粉与(Caa8Sra2)TiO3 预烧粉的摩尔比为 9: I，LiF、Fe2O3和V2O5的加入量分别是(Mga95Znatl5)2 (Tia8Sna2) O4预烧粉与(Caa8Sra2) TiO3预烧粉总质量的3.0%、0.8%、1.5%，加入玛瑙球20g和无水乙醇20g，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1:2: 2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80 100°C干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生还,将生还于950°C烧结10小时。其他步骤与实施例1相同，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。对比实施例1以制备0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)04-0.1 (Caa8Sra2)TiO3 表示的复合陶瓷材料为例，所用原料及制备方法如下:按0.9 (Mg0.95Zn0.05) 2 (Ti0.8Sn0.2) O4-0.1 (Ca0.8Sr0.2) TiO3 的摩尔比称取(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉0.877g和(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4预烧粉9.123g，装入尼龙球磨罐中，加入玛瑙球20g、无水乙醇20g，预烧粉与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1: 2: 2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80 100°C干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，造粒，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯于1275°C烧结5小时，制备成正钛酸镁基复合陶瓷。(Caa8Sra2)TiO3预烧粉和(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4预烧粉的制备方法与实施例1相同。对比实施例2在对比实施例1 中，按 0.9 (Mg0.95Zn0.05) 2 (Ti0.8Sn0.2) O4-0.1 (Ca0.8Sr0.2) TiO3 的摩尔比称取(Caa8Sra2)TiO3 预烧粉 0.877g 和(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4 预烧粉 9.123g，装入尼龙球磨罐中，加入玛瑙球20g、无水乙醇20g，预烧粉与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1:2: 2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80 100°C干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，造粒，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10_、厚度为5_的圆柱形生还,将生还于1300°C烧结5小时,制备成正钛酸镁基复合陶瓷。(Caa8Sra2)TiO3预烧粉和(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4预烧粉的制备方法与实施例1相同。对比实施例3在对比实施例1 中，按 0.9 (Mg。.95Zn0.05) 2 (Ti。.8Sn0.2) O4-0.1 (Ca。.8Sr0.2) TiO3 的摩尔比称取(Caa8Sra2)TiO3 预烧粉 0.877g 和(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4 预烧粉 9.123g，装入尼龙球磨罐中，加入玛瑙球20g、无水乙醇20g，预烧粉与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1:2: 2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80 100°C干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，造粒，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生还,将生还于1325°C烧结5小时,制备成正钛酸镁基复合陶瓷。(Caa8Sra2)TiO3预烧粉和(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4预烧粉的制备方法与实施例1相同。 对比实施例4在对比实施例1 中，按 0.9 (Mg0.95Zn0.05) 2 (Ti0.8Sn0.2) O4-0.1 (Ca0.8Sr0.2) TiO3 的摩尔比称取(Caa8Sra2)TiO3 预烧粉 0.877g 和(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4 预烧粉 9.123g，装入尼龙球磨罐中，加入玛瑙球20g、无水乙醇20g，预烧粉与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1:2: 2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80 100°C干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，造粒，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生还,将生还于1350°C烧结5小时,制备成正钛酸镁基复合陶瓷。(Caa8Sra2)TiO3预烧粉和(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4预烧粉的制备方法与实施例1相同。为了证明本发明的有益效果，发明人采用闭腔谐振法，用ZVB20矢量网络分析仪(由德国罗德&施瓦茨公司生产)，对实施例1 8制备的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷、对比实施例1 4制备的正钛酸镁基复合陶瓷进行微波介电性能测试，样品的谐振频率温度系数在20 80°C温度范围内测试，TE015谐振模的频率在7.5 9.5GHz范围内，测试结果与公开号为CN102815937A、发明名称为“一种MgTiO3基介质陶瓷及其制备方法”中实施例1制备的MgTiO3基介质陶瓷(1.5wt.%AST-MgTi03基介质陶瓷)、现有文献 艮道的(Mga95Ca0.05) Ti03+5mo1.%V205 (Effect of additives on microwave dielectricproperties in low-temperature firing(Mg, Ca)Ti03based ceramics, Ferroelrctrics., 201:255-62, 1997.)、0.86Mg2Ti04-0.14CaTi03-4wt.%ZnNb06 (Microwave dielectricproperties of the (1-X)Mg2TiO4 - XCaTiO3 - y wt.%ZnNb206ceramics system, Ceram.1nt., 37:1515 - 9, 2011.)> (Mg0 95Ca0 05)Ti03+10wt.LBSCPhase Evolution and DielectricProperties of MgTiO3 - CaTiO3-Based Ceramic Sintered with Lithium BorosilicateGlass for Application to Low Temperature Co-Fired Ceramics, J.Am.Ceram.Soc.，88:2461 - 5，2005.)陶瓷材料的微波介电性能进行比较，结果见表I。表I不同陶瓷材料的微波介电性能对比表
权利要求
1.一种低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷，其特征在于:该复合陶瓷用通式0.9 (Mg0 95Zn0.05) 2 (Ti0 8Sn0 2) O4-0.1 (Ca0 8Sr0 2) Ti0s-3.0wt.%LiF_0.8wt.%Fe203-xwt.%V205 表示的材料组成，式中χ的取值为0.5 3.0。
2.根据权利要求1所述的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷，其特征在于:所述通式中χ的取值为1.5。
3.—种权利要求1低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷的制备方法，其特征在于它由下述步骤组成:(1)制备(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4预烧粉 按(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4的化学计量比称取原料MgO、Zn。、TiO2和SnO2，将原料与玛瑙球、无水乙醇按质量比为1: 2: 2装入尼龙球磨罐中，充分混合球磨6小时，80 100°C干燥，1150°C预烧 3 小时，制备成(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4 预烧粉； (2)制备(Caa8Sra2)TiO3预烧粉 按(Caa8Sra2)TiO3的化学计量比称取原料CaC03、SrCO3和TiO2，将原料与玛瑙球、无水乙醇按质量比为1: 2: 2装入尼龙球磨罐中，充分混合球磨6小时，80 100°C干燥，1100。。预烧3小时，制备成(Caa8Sra2)TiO3预烧粉； (3)制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷 按 0.9 (Mg0.95Zn0.05) 2 (Ti0.8Sn0.2) O4-0.1 (Ca0 8Sr0 2) Ti0s-3.0wt.%LiF_0.8wt.%Fe203-xwt %V205的化学计量比称取原料(Mga95Znatl5)2(Tia8Sna2)O4预烧粉、(Caa8Sra2)TiO3预烧粉、LiF、Fe2O3和V2O5,装入尼龙球磨罐中，加入玛瑙球和无水乙醇,原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1:2: 2，充分混合球磨6小时，干燥，加入原料质量5%的质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，造粒，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯900 975°C烧结3 10小时，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。
4.根据权利要求3所述的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷的制备方法，其特征在于:所述的制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷步骤(3 )中，按0.9 (Mg0.95Zn0.05) 2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1 (Ca0 8Sr0 2)Ti03-3.0wt.%LiF_0.8wt.%Fe203-xwt.%V205 的化学计量比称取原料(Mga95Zntl.J2 (Tia8Sna2)04 预烧粉、(Ca。.决。.2)1103预烧粉、LiF、Fe203 和 V2O5，装入尼龙球磨罐中，加入玛瑙球和无水乙醇，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1: 2: 2，充分混合球磨6小时，干燥，加入原料质量5%的质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，造粒，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生还,将生还950°C烧结5小时， 制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。
全文摘要
一种低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷，用通式0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3-3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe2O3-xwt.%V2O5表示的材料组成，式中x的取值为0.5～3.0。本发明低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷的烧结温度可降至900～975℃,克服了陶瓷材料谐振频率温度系数偏大的缺点，保证了材料的温度稳定性。本发明制备方法所用原料丰富、成本低廉，有利于工业化生产，可广泛应用于低温共烧陶瓷系统、GPS天线、无限局域网用滤波器、多层介质谐振器等微波器件的制造。
文档编号C04B35/63GK103193478SQ20131012897
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月15日 优先权日2013年4月15日
发明者刘鹏, 姚国光 申请人:陕西师范大学