一种二氧化钛掺杂铌酸钙陶瓷材料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及电子陶瓷材料，尤其涉及一种二氧化钛掺杂铌酸钙陶瓷材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、随着电子信息技术的不断突破，通讯设备的工作频率已经达到毫米波段，这就要求电子设备具有较高的频率稳定性。铌酸盐陶瓷anb2o6(a＝ba、ca、sr、zn、co)是高频通信电子器件的理想材料，可以有效地降低衬底与金属电极之间的交叉耦合损耗，缩短芯片间信号传输的延迟时间。

2、铌酸盐陶瓷具备良好的介电和铁电性能、电光效应和光折变效应等性质，在介电器件、激光倍频、热释电器件、电容器、电光调制器以及滤波器等方面都有着重要的应用。canb2o6因其成本低廉和烧结温度低等优点，在铌酸盐家族中占据着重要位置。然而，canb2o6陶瓷在烧结过程中会产生其他杂质相，破坏其介电性能，因此鲜有对其介电性能的研究报道。

3、随着工业生产对高频通信技术的需求进一步提高，仪器设备开始趋于智能化、集成化、小型化和多功能化，这对电子陶瓷材料提出了更高的要求，因此新型铌酸盐陶瓷及其制备的探索研究对电子陶瓷材料的发展具有重要的现实意义。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种二氧化钛掺杂铌酸钙陶瓷材料及其制备方法和应用。本发明在canb2o6陶瓷中掺杂tio2，能够得到理想单相的canb2o6陶瓷，并且其微波介电性能好，品质因数高，介电损耗低。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种tio2掺杂canb2o6陶瓷材料，化学式如式i所示：

4、canb2-xtixo6式i；

5、式i中：0<x≤0.025。

6、优选的，所述tio2掺杂canb2o6陶瓷材料的晶体结构为单相的canb2o6，属于正交晶系，空间群为phcn。

7、本发明还提供了上述方案所述tio2掺杂canb2o6陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

8、根据式i中的钙、铌和钛元素的化学计量比，将caco3、nb2o5和tio2进行混料，将所得混合料进行一次球磨，得到一次球磨料；

9、将所述一次球磨料煅烧后进行二次球磨，得到canb2-xtixo6粉体；

10、将所述canb2-xtixo6粉体和粘结剂混合后，依次进行造粒、过筛和压制，得到陶瓷素胚；

11、将所述陶瓷素胚进行烧结，得到tio2掺杂canb2o6陶瓷材料。

12、优选的，所述混料在三维混料机中进行，所述混料的时间为60～120min。

13、优选的，所述一次球磨和二次球磨的条件独立地包括：球磨介质为氧化锆球，分散剂为乙醇，球磨转速为300～450rpm，球磨时间为240～720min。

14、优选的，所述煅烧的温度为1200～1400℃，时间为120～360min。

15、优选的，所述粘结剂为聚乙烯醇、甲基纤维素、丙烯醇和硅酸钠中的一种或几种。

16、优选的，所述压制的压力为20～100mpa，时间为20～60s。

17、优选的，所述烧结温度为1200～1500℃，时间为180～720min。

18、本发明还提供了上述方案所述tio2掺杂canb2o6陶瓷材料或上述方案所述制备方法制备得到的tio2掺杂canb2o6陶瓷材料在通信电子器件中的应用。

19、本发明提供了一种tio2掺杂canb2o6陶瓷材料，化学式如式i(见上文)所示。本发明在canb2o6陶瓷中掺杂tio2，通过控制tio2的掺杂量，能够抑制杂相的产生，得到理想单相的canb2o6陶瓷，并且其微波介电性能好，品质因数高，介电损耗低。canb2-xtixo6陶瓷的xrd和rietveld精修结果说明，ti4+进入nb5+晶格位置，取代一部分nb5+，二者形成代替型固溶体；canb2-xtixo6陶瓷的sem结果表示，未掺杂ti4+的canb2o6陶瓷样品结构较为松散，并存在众多孔隙，随着ti4+的加入，canb2-xtixo6陶瓷结构迅速致密化，孔隙减少，平均晶粒尺寸逐渐增大；并且，掺杂量x＝0.02的canb2-xtixo6陶瓷具有最佳的微波介电性能：εr＝15.76，q×f＝30397ghz，τf＝-22ppm/℃。综上所述，本发明提供的canb2-xtixo6陶瓷是一种很有应用前景的电子陶瓷材料。

20、本发明还提供了上述方案所述tio2掺杂canb2o6陶瓷材料的制备方法，本发明采用固相烧结法制备tio2掺杂canb2o6陶瓷材料，制备方法简单，容易操作。

技术特征：

1.一种tio2掺杂canb2o6陶瓷材料，化学式如式i所示：

2.根据权利要求1所述的tio2掺杂canb2o6陶瓷材料，其特征在于，所述tio2掺杂canb2o6陶瓷材料的晶体结构为单相的canb2o6，属于正交晶系，空间群为phcn。

3.权利要求1或2所述tio2掺杂canb2o6陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述混料在三维混料机中进行，所述混料的时间为60～120min。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述一次球磨和二次球磨的条件独立地包括：球磨介质为氧化锆球，分散剂为乙醇，球磨转速为300～450rpm，球磨时间为240～720min。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述煅烧的温度为1200～1400℃，时间为120～360min。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述粘结剂为聚乙烯醇、甲基纤维素、丙烯醇和硅酸钠中的一种或几种。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述压制的压力为20～100mpa，时间为20～60s。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述烧结温度为1200～1500℃，时间为180～720min。

10.权利要求1或2所述tio2掺杂canb2o6陶瓷材料或权利要求3～9任意一项所述制备方法制备得到的tio2掺杂canb2o6陶瓷材料在通信电子器件中的应用。

技术总结
本发明涉及电子陶瓷材料技术领域，提供了一种TiO<subgt;2</subgt;掺杂CaNb<subgt;2</subgt;O<subgt;6</subgt;陶瓷材料及其制备方法和应用。本发明提供的TiO<subgt;2</subgt;掺杂CaNb<subgt;2</subgt;O<subgt;6</subgt;陶瓷材料的化学式为CaNb<subgt;2‑x</subgt;Ti<subgt;x</subgt;O<subgt;6</subgt;(0<x≤0.025)。本发明在CaNb<subgt;2</subgt;O<subgt;6</subgt;陶瓷中掺杂TiO<subgt;2</subgt;，通过控制TiO<subgt;2</subgt;的掺杂量，能够抑制杂相的产生，得到理想单相的CaNb<subgt;2</subgt;O<subgt;6</subgt;陶瓷，并且所得陶瓷材料的微波介电性能好，品质因数高，介电损耗低，具有广阔的应用前景。本发明采用固相烧结法制备TiO<subgt;2</subgt;掺杂CaNb<subgt;2</subgt;O<subgt;6</subgt;陶瓷材料，制备方法简单，容易操作。

技术研发人员：曾一明,林泽辉,韩娇,李明伟,杞文涵,何佳麒,李梦虹,李仕祺,周菊,杨平
受保护的技术使用者：云南贵金属实验室有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15