溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法，該微波介質(zhì)陶瓷由80%～95%的BaNd2Ti4O12與5%～20%的Bi4B2O9組成。制備方法包括以下步驟：（1）將BaO、Nd2O3和TiO2混合制備BaNd2Ti4O12粉體；（2）將Bi2O3與B2O3或者Bi2O3與H3BO3混合制備Bi4B2O9粉體；（3）將BaNd2Ti4O12粉體與Bi4B2O9粉體混合制備溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷。本發(fā)明的微波介質(zhì)陶瓷具有高介電常數(shù)、低介電損耗、和接近于零諧振頻率溫度系數(shù)，制備方法工藝簡(jiǎn)單、操作方便。
【專利說明】溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】[0001]本發(fā)明屬于電子陶瓷及其制備領(lǐng)域，具體涉及一種溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微波介質(zhì)陶瓷材料的應(yīng)用與其介電常數(shù)有關(guān)，通常微波介質(zhì)陶瓷材料的介電常數(shù)越高，微波電路與器件的尺寸就可以做得越小，這正是微波終端設(shè)備得以小型化的關(guān)鍵。但是，介電常數(shù)較高的材料也相應(yīng)具有較大的介電損耗，而在實(shí)際應(yīng)用中，需要材料具有較小的介電損耗。此外，常見的微波介質(zhì)陶瓷材料大多具有燒結(jié)溫度高的固有缺點(diǎn)，燒結(jié)溫度通常都在1300°C以上，極大地限制了其在微波電路與器件中的應(yīng)用，在現(xiàn)有研究中，將固有燒結(jié)溫度高的微波介質(zhì)陶瓷用中溫或低溫?zé)Y(jié)多是以犧牲材料性能為代價(jià)的。
[0003]Ba6_3xNd8+2xTi18054陶瓷屬于一類高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷，根據(jù)Ba、Nd原子數(shù)量的不同，可以得到幾種不同的微波介質(zhì)陶瓷，特別地，當(dāng)x=0.5時(shí)，可以得到BaNd2Ti4O12陶瓷。BaNd2Ti4O12陶瓷是近年來國內(nèi)外微波介質(zhì)材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)方向之一，BaNd2Ti4O12陶瓷具有介電常數(shù)高、介電損耗小的特點(diǎn)，主要用于制備陶瓷諧振器、濾波器和介質(zhì)天線等微波元器件，但是，BaNd2Ti4O12陶瓷的燒結(jié)溫度在1350°C以上，且具有正的諧振頻率溫度系數(shù)(+56ppm/°C )，限制了其應(yīng)用。因此，需要尋找新的方法使得在不顯著惡化BaNd2Ti4O12陶瓷的介電常數(shù)和介電損耗的情況下，降低BaNd2Ti4O12陶瓷的燒結(jié)溫度，并調(diào)整其諧振頻率溫度系數(shù)接近于零。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有高介電常數(shù)、低介電損耗、且諧振頻率溫度系數(shù)接近于零的溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷，還提供一種工藝簡(jiǎn)單、操作方便的溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷的制備方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷，所述微波介質(zhì)陶瓷由BaNd2Ti4O12與Bi4B2O9組成，其中BaNd2Ti4O12的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%~95%，Bi4B2O9的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~20%。
[0006]上述微波介質(zhì)陶瓷的介電常數(shù)為72~89，品質(zhì)因數(shù)Qftl為3300GHz~6780GHz(QfQ越大，則介電損耗越小，二者呈倒數(shù)關(guān)系)，諧振頻率溫度系數(shù)為-1.4ppm/°C~28.7ppm/°C。
[0007]作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供了一種溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷的制備方法，包括以下步驟:
[0008](I)將BaO、Nd2O3和TiO2按照1:1: 4的摩爾比進(jìn)行混合，所得混合物經(jīng)球磨、烘干和過篩后，得到混合粉料，將混合粉料升溫至1000°c~1200°C并保溫2h~6h，得到基體陶瓷粉體，基體陶瓷粉體經(jīng)球磨、烘干和過篩后，得到BaNd2Ti4O12粉體；
[0009](2MfBi2O3與B2O3或者Bi2O3與H3BO3按照Bi4B2O9的化學(xué)計(jì)量比混合，然后經(jīng)球磨、固液分離和干燥得到復(fù)合粉體，將復(fù)合粉體在500°C~600°C下燒結(jié)2h~8h，得到Bi4B2O9粉體；
[0010](3)將BaNd2Ti4O12粉體與Bi4B2O9粉體進(jìn)行混合，其中BaNd2Ti4O12粉體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%~95%，Bi4B2O9粉體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~20%，所得混合粉體經(jīng)球磨、烘干和造粒后，得到陶瓷粉末團(tuán)聚體；將陶瓷粉末團(tuán)聚體壓制成坯體，然后將坯體在400°C~500°C下進(jìn)行排膠，排膠后升溫至1150°C~1350°C下燒結(jié)2h~8h，得到溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷。
[0011]上述的方法中，所述球磨優(yōu)選行星球磨,球磨的時(shí)間優(yōu)選4h~8h,球磨介質(zhì)優(yōu)選氧化鋯球和去離子水、或者氧化鋯球和異丙醇。
[0012]上述的方法中，所述過篩優(yōu)選過100目篩。
[0013]上述的方法中，步驟(3)所述造粒過程中所用粘接劑為聚乙烯醇溶液。
[0014]上述的方法中，步驟(3)中所述坯體的形狀優(yōu)選圓柱形，坯體的直徑優(yōu)選6mm~12mm,厚度優(yōu)選3mm~6mm, —般采用粉末壓片機(jī)進(jìn)行壓制,還體的成型壓力優(yōu)選80MPa~160MPa。
[0015]上述的方法中，所述Ba0、Nd203、Ti02、Bi203、B203和H3BO3的純度優(yōu)選大于99.9%。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0017](I)本發(fā)明的微波介質(zhì)陶瓷材料從低溫?zé)Y(jié)和調(diào)整BaNd2Ti4O12的諧振頻率溫度系數(shù)的角度出發(fā)，考慮到材料的介電常數(shù)和介電損耗，在BaNd2Ti4O12體系中加入適量的低熔點(diǎn)化合物Bi4B2O9，其燒結(jié)溫度可以成功降至1150°C~1350°C，同時(shí)也可將諧振頻率溫度系數(shù)調(diào)整到接近于零，該介質(zhì)陶瓷具 有高介電常數(shù)、低介電損耗和較好的溫度穩(wěn)定性，另外，還使微波介質(zhì)陶瓷具有較高介電常數(shù)(70~90)和較高的Qftl值。
[0018](2)本發(fā)明微波介質(zhì)陶瓷的化學(xué)組成和制備工藝均比較簡(jiǎn)單，制備方法操作方便，可廣泛用于微波天線、介質(zhì)諧振器、濾波器等微波器件的制造。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合具體優(yōu)選的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但并不因此而限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020]實(shí)施例1:
[0021]一種本發(fā)明的溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷，該微波介質(zhì)陶瓷由BaNd2Ti4O12與Bi4B2O9組成，其中BaNd2Ti4O12的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%，Bi4B2O9的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% ;該微波介質(zhì)陶瓷的介電常數(shù)為72，品質(zhì)因數(shù)Qf^為6340GHz，諧振頻率溫度系數(shù)為16.8ppm/°C ο
[0022]一種上述本實(shí)施例的溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷的制備方法，包括以下步驟:
[0023](I)首先將純度大于99.9%的BaO、Nd2O3和TiO2按照1:1:4的摩爾比進(jìn)行混合，將所得混合物置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，對(duì)混合物行星球磨4h后將其置于干燥箱內(nèi)烘干并過100目篩，得到混合粉料，將混合粉料以5°C /min的升溫速率(一般優(yōu)選5°C /min~10°C /min，下同)升溫至1150°C保溫2h (即預(yù)燒)，得到基體陶瓷粉體；將基體陶瓷粉體置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和去離子水，對(duì)基體陶瓷粉體行星球磨4h后，經(jīng)烘干、研磨、過100目篩，得到BaNd2Ti4O12粉體；[0024](2)將純度大于99.9%的Bi2O3與B2O3按照2: I的摩爾比混合并置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，行星球磨球磨4h后經(jīng)固液分離和干燥得到復(fù)合粉體，將復(fù)合粉體以2°C /min的升溫速率(一般優(yōu)選2V /min~10°C /min,下同)升溫至580°C燒結(jié)4h，得到低熔點(diǎn)化合物Bi4B2O9粉體；
[0025](3)將95g BaNd2Ti4O12粉體與5g Bi4B2O9粉體進(jìn)行混合，將所得混合粉體置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，對(duì)混合粉體行星球磨球磨6h后經(jīng)烘干和造粒，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的聚乙烯醇溶液為粘接劑，聚乙烯醇溶液以質(zhì)量比為2: I的水和乙醇作為混合溶劑，得到陶瓷粉末團(tuán)聚體；將陶瓷粉末團(tuán)聚體壓制成Φ10_Χ5_的圓柱形坯體，成型壓力為80MPa，將所得坯體于450°C下排膠lh，然后升溫至1150°C下燒結(jié)4h，升溫速率為5°C /min (一般優(yōu)選5°C /min~10°C /min，下同)得到溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷。
[0026]經(jīng)檢測(cè)可知，上述本實(shí)施例方法制備的微波介質(zhì)陶瓷的微波介電性能為:介電常數(shù)ε =12,品質(zhì)因數(shù)QfQ=6340GHz，諧振頻率溫度系數(shù)τ f=16.8ppm/°C。
[0027]實(shí)施例2:
[0028]一種本發(fā)明的溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷，該微波介質(zhì)陶瓷由BaNd2Ti4O12與Bi4B2O9組成，其中BaNd2Ti4O12的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%，Bi4B2O9的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% ;該微波介質(zhì)陶瓷的介電常數(shù)為82，Qf0為6600GHz，諧振頻率溫度系數(shù)為14.6ppm/°C。
[0029]一種上述本實(shí)施例的溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷的制備方法，包括以下步驟:
[0030](I)首先將純度大于99.9%的BaO、Nd2O3和TiO2按照1:1:4的摩爾比進(jìn)行混合，將所得混合物置于球磨罐 中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，對(duì)混合物球磨4h后將其置于干燥箱內(nèi)烘干并過100目篩，得到混合粉料，將混合粉料以5°C /min的升溫速率升溫至1100°C保溫2h，得到基體陶瓷粉體；將基體陶瓷粉體置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和去離子水，對(duì)基體陶瓷粉體球磨4h后，經(jīng)烘干、研磨、過100目篩，得到BaNd2Ti4O12 粉體；
[0031](2)將純度大于99.9%的Bi2O3與B2O3按照2: I的摩爾比混合并置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，球磨4h后經(jīng)固液分離和干燥得到復(fù)合粉體，將復(fù)合粉體以2V Mn的升溫速率將其升溫至580°C燒結(jié)4h，得到低熔點(diǎn)化合物Bi4B2O9粉體；
[0032](3)將95g BaNd2Ti4O12粉體與5g Bi4B2O9粉體置于球磨罐中，將所得混合粉體置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，對(duì)混合粉體球磨6h后經(jīng)烘干和造粒，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的聚乙烯醇溶液為粘接劑，聚乙烯醇溶液以質(zhì)量比為2: I的水和乙醇作為混合溶劑，得到陶瓷粉末團(tuán)聚體；將陶瓷粉末團(tuán)聚體壓制成Φ10_Χ5_的圓柱形坯體，成型壓力為80MPa，將所得坯體于450°C下排膠lh，然后升溫至1200°C下燒結(jié)4h，升溫速率為5°C/min，得到溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷。
[0033]經(jīng)檢測(cè)可知，上述本實(shí)施例方法制備的微波介質(zhì)陶瓷的微波介電性能為:ε r=82,Qf0=6600GHz, τ f=14.6ppm/°C。
[0034]實(shí)施例3:
[0035]一種本發(fā)明的溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷，該微波介質(zhì)陶瓷由BaNd2Ti4O12與Bi4B2O9組成，其中BaNd2Ti4O12的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%，Bi4B2O9的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5% ;該微波介質(zhì)陶瓷的介電常數(shù)為81，品質(zhì)因數(shù)Qftl為6780GHz，諧振頻率溫度系數(shù)為11.2ppm/°C。
[0036]一種上述本實(shí)施例的溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷的制備方法，包括以下步驟:
[0037](I)首先將純度大于99.9%的BaO、Nd2O3和TiO2按照1:1:4的摩爾比進(jìn)行混合，將所得混合物置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，對(duì)混合物球磨4h后將其置于干燥箱內(nèi)烘干并過100目篩，得到混合粉料，將混合粉料以5°C /min的升溫速率升溫至1150°C預(yù)燒2h，得到基體陶瓷粉體；將基體陶瓷粉體置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和去離子水，對(duì)基體陶瓷粉體球磨4h后，經(jīng)烘干、研磨、過100目篩，得到BaNd2Ti4O12 粉體；
[0038](2)將純度大于99.9%的Bi2O3與B2O3按照2: I的摩爾比混合并置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，球磨4h后經(jīng)固液分離和干燥得到復(fù)合粉體，將復(fù)合粉體以2V Mn的升溫速率將其升溫至580°C燒結(jié)4h，得到低熔點(diǎn)化合物Bi4B2O9粉體；
[0039](3)將95g BaNd2Ti4O12粉體與5g Bi4B2O9粉體進(jìn)行混合，將所得混合粉體置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇,對(duì)混合粉體球磨6h后經(jīng)烘干和造粒，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的聚乙烯醇溶液為粘接劑，聚乙烯醇溶液以質(zhì)量比為2: I的水和乙醇作為混合溶劑，得到陶瓷粉末團(tuán)聚體；將陶瓷粉末團(tuán)聚體壓制成Φ10πιπιΧ5πιπι的圓柱形坯體，成型壓力為80MPa，將所得坯體于450°C下排膠lh，然后升溫至1250°C下燒結(jié)4h，升溫速率為5°C /min，得到溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷。
[0040]經(jīng)檢測(cè)可知，上述本實(shí)施例方法制備的微波介質(zhì)陶瓷的微波介電性能為:ε r=81,Qf0=6780GHz, τ f=ll.2ppm/°C。
[0041]實(shí)施例4:
[0042]一種本發(fā)明的溫度穩(wěn)定 型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷，該微波介質(zhì)陶瓷由BaNd2Ti4O12與Bi4B2O9組成，其中BaNd2Ti4O12的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.5%，Bi4B2O9的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5% ;該微波介質(zhì)陶瓷的介電常數(shù)為83，品質(zhì)因數(shù)Qftl為5430GHz，諧振頻率溫度系數(shù)為5.6ppm/°C ο
[0043]一種上述本實(shí)施例的溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷的制備方法，包括以下步驟:
[0044](I)首先將純度大于99.9%的BaO、Nd2O3和TiO2按照1:1:4的摩爾比進(jìn)行混合，將所得混合物置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，對(duì)混合物球磨4h后將其置于干燥箱內(nèi)烘干并過100目篩，得到混合粉料，將混合粉料以5°C /min的升溫速率升溫至1150°C預(yù)燒2h，得到基體陶瓷粉體；將基體陶瓷粉體置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和去離子水，對(duì)基體陶瓷粉體球磨4h后，經(jīng)烘干、研磨、過100目篩，得到BaNd2Ti4O12 粉體；
[0045](2)將純度大于99.9%的Bi2O3與B2O3按照2: I的摩爾比混合并置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，球磨4h后經(jīng)固液分離和干燥得到復(fù)合粉體，將復(fù)合粉體以2V Mn的升溫速率將其升溫至580°C燒結(jié)4h，得到低熔點(diǎn)化合物Bi4B2O9粉體；
[0046](3)將92.5g BaNd2Ti4O12粉體與7.5g Bi4B2O9粉體進(jìn)行混合，將所得混合粉體置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，對(duì)混合粉體球磨6h后經(jīng)烘干和造粒，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的聚乙烯醇溶液為粘接劑，聚乙烯醇溶液以質(zhì)量比為2: I的水和乙醇作為混合溶劑，得到陶瓷粉末團(tuán)聚體；將陶瓷粉末團(tuán)聚體壓制成Φ10_Χ5_的圓柱形坯體，成型壓力為80MPa，將所得坯體于450°C下排膠lh，然后升溫至1150°C下燒結(jié)4h，升溫速率為5°C /min，得到溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷。
[0047]經(jīng)檢測(cè)可知，上述本實(shí)施例方法制備的微波介質(zhì)陶瓷的微波介電性能為:ε r=83,Qf0=5430GHz, τ f=5.6ppm/°C。
[0048]實(shí)施例5:
[0049]一種本發(fā)明的溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷，該微波介質(zhì)陶瓷由BaNd2Ti4O12與Bi4B2O9組成，其中BaNd2Ti4O12的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.5%，Bi4B2O9的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.5% ;該微波介質(zhì)陶瓷的介電常數(shù)為86，品質(zhì)因數(shù)Qftl為5460GHz，諧振頻率溫度系數(shù)為
3.8ppm/°C。
[0050]一種上述本實(shí)施例的溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷的制備方法，包括以下步驟:
[0051 ] (I)首先將純度大于99.9%的BaO、Nd2O3和TiO2按照1:1:4的摩爾比進(jìn)行混合，將所得混合物置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，對(duì)混合物球磨4h后將其置于干燥箱內(nèi)烘干并過100目篩，得到混合粉料，將混合粉料以5°C /min的升溫速率升溫至1150°C預(yù)燒2h，得到基體陶瓷粉體；將基體陶瓷粉體置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和去離子水，對(duì)基體陶瓷粉體球磨4h后，經(jīng)烘干、研磨、過100目篩，得到BaNd2Ti4O12 粉體；
[0052](2)將純度大于99.9%的Bi2O3與B2O3按照2: I的摩爾比混合并置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，球磨4h后經(jīng)固液分離和干燥得到復(fù)合粉體，將復(fù)合粉體以2V Mn的升溫速率將其升溫至580°C燒結(jié)4h，得到低熔點(diǎn)化合物Bi4B2O9粉體；
[0053](3)將92.5g BaNd2Ti4O12粉體與7.5g Bi4B2O9粉體進(jìn)行混合，將所得混合粉體置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，對(duì)混合粉體球磨6h后經(jīng)烘干和造粒，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的聚乙烯醇溶液為粘接劑，聚乙烯醇溶液以質(zhì)量比為2: I的水和乙醇作為混合溶劑，得到陶瓷粉末團(tuán)聚體；將陶瓷粉末團(tuán)聚體壓制成Φ10_Χ5_的圓柱形坯體，成型壓力為80MPa，將所得坯體于450°C下排膠lh，然后升溫至1200°C下燒結(jié)4h，升溫速率為5°C/min，得到溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷。
[0054]經(jīng)檢測(cè)可知，上述本實(shí)施例方法制備的微波介質(zhì)陶瓷的微波介電性能為:ε r=86,Qf0=5460GHz, τ f=3.8ppm/°C。
[0055]實(shí)施例6:
[0056]一種本發(fā)明的溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷，該微波介質(zhì)陶瓷由BaNd2Ti4O12與Bi4B2O9組成，其中BaNd2Ti4O12的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為92.5%，Bi4B2O9的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為
7.5% ;該微波介質(zhì)陶瓷的介電常數(shù)為86，品質(zhì)因數(shù)Qftl為5640GHz，諧振頻率溫度系數(shù)為
2.5ppm/°C ο
[0057]一種上述本實(shí)施例的溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷的制備方法，包括以下步驟:
[0058](I)首先將純度大于99.9%的BaO、Nd2O3和TiO2按照1:1:4的摩爾比進(jìn)行混合，將所得混合物置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，對(duì)混合物球磨4h后將其置于干燥箱內(nèi)烘干并過100目篩，得到混合粉料，將混合粉料以5°C /min的升溫速率升溫至1150°C預(yù)燒2h，得到基體陶瓷粉體；將基體陶瓷粉體置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和去離子水，對(duì)基體陶瓷粉體球磨4h后，經(jīng)烘干、研磨、過100目篩，得到BaNd2Ti4O12 粉體；
[0059](2)將純度大于99.9%的Bi2O3與B2O3按照2: I的摩爾比混合并置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，球磨4h后經(jīng)固液分離和干燥得到復(fù)合粉體，將復(fù)合粉體以2V Mn的升溫速率將其升溫至580°C燒結(jié)4h，得到低熔點(diǎn)化合物Bi4B2O9粉體；
[0060](3)將92.5g BaNd2Ti4O12粉體與7.5g Bi4B2O9粉體進(jìn)行混合，將所得混合粉體置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，對(duì)混合粉體球磨6h后經(jīng)烘干和造粒，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的聚乙烯醇溶液為粘接劑，聚乙烯醇溶液以質(zhì)量比為2: I的水和乙醇作為混合溶劑，得到陶瓷粉末團(tuán)聚體；將陶瓷粉末團(tuán)聚體壓制成Φ10_Χ5_的圓柱形坯體，成型壓力為80MPa，將所得坯體于450°C下排膠lh，然后升溫至1250°C下燒結(jié)4h，升溫速率為5°C/min，得到溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷。
[0061]經(jīng)檢測(cè)可知，上述本實(shí)施例方法制備的微波介質(zhì)陶瓷的微波介電性能為:ε r=86,Qf0=5640GHz, τ =2.5ppm/°C。
[0062]實(shí)施例7:
[0063]一種本發(fā)明的溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷，該微波介質(zhì)陶瓷由BaNd2Ti4O12與Bi4B2O9組成，其中BaNd2Ti4O12的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為90%，Bi4B2O9的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10% ;該微波介質(zhì)陶瓷的介電常數(shù)為89，品質(zhì)因數(shù)Qftl為4800GHz，諧振頻率溫度系數(shù)為-1.4ppm/°C。
[0064]一種上述本實(shí)施例的溫 度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷的制備方法，包括以下步驟:
[0065](I)首先將純度大于99.9%的BaO、Nd2O3和TiO2按照1:1:4的摩爾比進(jìn)行混合，將所得混合物置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，對(duì)混合物球磨4h后將其置于干燥箱內(nèi)烘干并過100目篩，得到混合粉料，將混合粉料以5°C /min的升溫速率升溫至1150°C預(yù)燒2h，得到基體陶瓷粉體；將基體陶瓷粉體置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和去離子水，對(duì)基體陶瓷粉體球磨4h后，經(jīng)烘干、研磨、過100目篩，得到BaNd2Ti4O12 粉體；
[0066](2)將純度大于99.9%的Bi2O3與B2O3按照2: I的摩爾比混合并置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，球磨4h后經(jīng)固液分離和干燥得到復(fù)合粉體，將復(fù)合粉體以2V Mn的升溫速率將其升溫至580°C燒結(jié)4h，得到低熔點(diǎn)化合物Bi4B2O9粉體；
[0067](3)將90g BaNd2Ti4O12粉體與IOg Bi4B2O9粉體進(jìn)行混合，將所得混合粉體置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇,對(duì)混合粉體球磨6h后經(jīng)烘干和造粒，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的聚乙烯醇溶液為粘接劑，聚乙烯醇溶液以質(zhì)量比為2: I的水和乙醇作為混合溶劑，得到陶瓷粉末團(tuán)聚體；將陶瓷粉末團(tuán)聚體壓制成Φ IOmmX 5mm的圓柱形坯體，成型壓力為80MPa，將所得坯體于450°C下排膠lh，然后升溫至1200°C下燒結(jié)4h，升溫速率為5°C /min，得到溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷。
[0068]經(jīng)檢測(cè)可知，上述本實(shí)施例方法制備的微波介質(zhì)陶瓷的微波介電性能為:ε r=89,Qf0=4800GHz, τ f=-l.4ppm/°C。[0069]實(shí)施例8:
[0070]—種本發(fā)明的溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷，該微波介質(zhì)陶瓷由BaNd2Ti4O12與Bi4B2O9組成，其中BaNd2Ti4O12的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%，Bi4B2O9的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15% ;該微波介質(zhì)陶瓷的介電常數(shù)為84，品質(zhì)因數(shù)Qftl為4150GHz，諧振頻率溫度系數(shù)為11.4ppm/°C ο
[0071]一種上述本實(shí)施例的溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷的制備方法，包括以下步驟:
[0072](I)首先將純度大于99.9%的BaO、Nd2O3和TiO2按照1:1:4的摩爾比進(jìn)行混合，將所得混合物置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，對(duì)混合物球磨4h后將其置于干燥箱內(nèi)烘干并過100目篩，得到混合粉料，將混合粉料以5°C /min的升溫速率升溫至1000°c預(yù)燒2h，得到基體陶瓷粉體；將基體陶瓷粉體置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和去離子水，對(duì)基體陶瓷粉體球磨4h后，經(jīng)烘干、研磨、過100目篩，得到BaNd2Ti4O12 粉體；
[0073](2)將純度大于99.9%的Bi2O3與B2O3按照2: I的摩爾比混合并置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，球磨4h后經(jīng)固液分離和干燥得到復(fù)合粉體，將復(fù)合粉體以2V Mn的升溫速率將其升溫至580°C燒結(jié)4h，得到低熔點(diǎn)化合物Bi4B2O9粉體；
[0074](3)將85g BaNd2Ti4O12粉體與15g Bi4B2O9粉體進(jìn)行混合，將所得混合粉體置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇,對(duì)混合粉體球磨6h后經(jīng)烘干和造粒，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的聚乙烯醇溶液為粘接劑，聚乙烯醇溶液以質(zhì)量比為2: I的水和乙醇作為混合溶劑，得到陶瓷粉末團(tuán)聚體；將陶瓷粉末團(tuán)聚體壓制成Φ IOmmX 5mm的圓柱形坯體，成型壓力為80MPa，將所得坯體于450°C下排膠lh，然后升溫至1150°C下燒結(jié)4h，升溫速率為5°C /min，得到溫度穩(wěn)定型高介電常 數(shù)微波介質(zhì)陶瓷。
[0075]經(jīng)檢測(cè)可知，上述本實(shí)施例方法制備的微波介質(zhì)陶瓷的微波介電性能為:ε r=84,Qf0=4150GHz, τ f=ll.4ppm/°C。
[0076]實(shí)施例9:
[0077]一種本發(fā)明的溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷，該微波介質(zhì)陶瓷由BaNd2Ti4O12與Bi4B2O9組成，其中BaNd2Ti4O12的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%，Bi4B2O9的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20% ;該微波介質(zhì)陶瓷的介電常數(shù)為86，品質(zhì)因數(shù)Qftl為3300GHz，諧振頻率溫度系數(shù)為28.7ppm/。。。
[0078]一種上述本實(shí)施例的溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷的制備方法，包括以下步驟:
[0079](I)首先將純度大于99.9%的BaO、Nd2O3和TiO2按照1:1:4的摩爾比進(jìn)行混合，將所得混合物置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，對(duì)混合物球磨4h后將其置于干燥箱內(nèi)烘干并過100目篩，得到混合粉料，將混合粉料以5°C /min的升溫速率升溫至1000°c預(yù)燒2h，得到基體陶瓷粉體；將基體陶瓷粉體置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和去離子水，對(duì)基體陶瓷粉體球磨4h后，經(jīng)烘干、研磨、過100目篩，得到BaNd2Ti4O12 粉體；
[0080](2)將純度大于99.9%的Bi2O3與B2O3按照2: I的摩爾比混合并置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇，球磨4h后經(jīng)固液分離和干燥得到復(fù)合粉體，將復(fù)合粉體以2°C /min的升溫速率將其升溫至580°C燒結(jié)4h，得到低熔點(diǎn)化合物Bi4B2O9粉體；[0081 ] (3)將80g BaNd2Ti4O12粉體與20g Bi4B2O9粉體進(jìn)行混合，將所得混合粉體置于球磨罐中，并向球磨罐中加入氧化鋯球和異丙醇,對(duì)混合粉體球磨6h后經(jīng)烘干和造粒，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%的聚乙烯醇溶液為粘接劑，聚乙烯醇溶液以質(zhì)量比為2: I的水和乙醇作為混合溶劑，得到陶瓷粉末團(tuán)聚體；將陶瓷粉末團(tuán)聚體壓制成Φ IOmmX 5mm的圓柱形坯體，成型壓力為80MPa，將所得坯體于450°C下排膠lh，然后升溫至1150°0下燒結(jié)41!，升溫速率為5°C /min，得到溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷。
[0082]經(jīng)檢測(cè)可知，上述本實(shí)施例方法制備的微波介質(zhì)陶瓷的微波介電性能為:ε r=86,Qf0=3300GHz, τ f=28.7ppm/°C。
[0083]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例。凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)該指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下的改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷，其特征在于，所述微波介質(zhì)陶瓷由BaNd2Ti4O12與Bi4B2O9組成，其中BaNd2Ti4O12的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%~95%，Bi4B2O9的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~20%ο
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷，其特征在于，所述微波介質(zhì)陶瓷的介電常數(shù)為72~89，品質(zhì)因數(shù)Qftl為3300GHz~6780GHz，諧振頻率溫度系數(shù)為-1.4ppm/°C ~28.7ppm/°C。
3.一種溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)將Ba0、Nd203和TiO2按照1:1: 4的摩爾比進(jìn)行混合，所得混合物經(jīng)球磨、烘干和過篩后，得到混合粉料，將混合粉料升溫至1000°C~1200°C并保溫2h~6h，得到基體陶瓷粉體，基體陶瓷粉體經(jīng)球磨、烘干和過篩后，得到BaNd2Ti4O12粉體； (2)將Bi2O3與B2O3或者Bi2O3與H3BO3按照Bi4B2O9的化學(xué)計(jì)量比混合，然后經(jīng)球磨、固液分離和干燥得到復(fù)合粉體，將復(fù)合粉體在500°C~600°C下燒結(jié)2h~8h，得到Bi4B2O9粉體； (3)將BaNd2Ti4O12粉體與Bi4B2O9粉體進(jìn)行混合，其中BaNd2Ti4O12粉體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%~95%，Bi4B2O9粉體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%~20%，所得混合粉體經(jīng)球磨、烘干和造粒后，得到陶瓷粉末團(tuán)聚體；將陶瓷粉末團(tuán)聚體壓制成坯體，然后將坯體在400°C~500°C下進(jìn)行排膠，排膠后升溫至1150°C~1350°C下燒結(jié)2h~8h，得到溫度穩(wěn)定型高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述.的制備方法，其特征在于，所述球磨為行星球磨，球磨的時(shí)間為4h~8h，球磨介質(zhì)為氧化鋯球和去離子水、或者氧化鋯球和異丙醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述過篩是指過100目篩。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)所述造粒過程中所用粘接劑為聚乙烯醇溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的坯體的形狀為圓柱形，還體的直徑為6mm~12mm,厚度為3mm~6mm,還體的成型壓力為80MPa~160MPa。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述BaO、Nd203、TiO2,Bi203、B2O3和H3BO3的純度均大于99.9%。
【文檔編號(hào)】C04B35/622GK103467097SQ201310384551
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】張為軍, 劉卓峰, 白書欣, 堵永國, 陳興宇 申請(qǐng)人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)