尖晶石微波介質(zhì)陶瓷及提高其品質(zhì)因素的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種穩(wěn)定Zn2TiO4尖晶石微波介質(zhì)陶瓷及提高其品質(zhì)因素的方法。該微波介質(zhì)陶瓷材料的化學(xué)組成式為：（1- x ）Zn2TiO4- x Li4/3Ti5/3O4，其中0.1≤ x ≤0.4。(1)將純度為99.9%以上的Li2CO3、ZnO和TiO2的原料按（1- x ）Zn2TiO4- x Li4/3Ti5/3O4的組成稱量配料；(2)將步驟(1)原料濕式球磨混合4小時(shí)，球磨介質(zhì)為乙醇，烘干后于900℃大氣氣氛中預(yù)燒8小時(shí)；(3)在步驟(2)制得的粉末中添加粘結(jié)劑并造粒后，再壓制成型，最后在1078~1200℃大氣氣氛中燒結(jié)4小時(shí)；所述的粘結(jié)劑采用質(zhì)量濃度為5%的聚乙烯醇溶液，劑量占粉末總質(zhì)量的7%。本發(fā)明可以明顯穩(wěn)定Zn2TiO4尖晶石結(jié)構(gòu)，其品質(zhì)因數(shù) Q × f 值可由2120提高至69900GHz。
【專利說(shuō)明】-種穩(wěn)定ZnsTi〇4尖晶石微波介質(zhì)陶瓷及提高其品質(zhì)因轟 的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電子陶瓷及其制造領(lǐng)域，涉及在微波頻率使用的介質(zhì)基板、天線和諧 振器等微波元器件的介電陶瓷材料及其制備方法。
[0002]

【背景技術(shù)】
[0003] 微波介質(zhì)陶瓷是指應(yīng)用于微波頻段（主要是UHF、SHF頻段）電路中作為介質(zhì)材 料，并完成一種或多種功能的陶瓷，是近30年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的一類新型功能陶瓷，其不 僅可W作為微波電路中的絕緣基片材料，也是制造微波介質(zhì)濾波器和諧振器的關(guān)鍵材料。 具有高介電常數(shù)、低介電損耗、近零諧振頻率溫度系數(shù)的微波介質(zhì)陶瓷可用于制造介質(zhì)天 線、穩(wěn)頻振蕩器和片式電容器等微波元器件而廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、導(dǎo)航、電子對(duì)抗、制 導(dǎo)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS)等領(lǐng)域，成為現(xiàn)代通信技術(shù)的關(guān)鍵基礎(chǔ)材料。
[0004] 微波介質(zhì)陶瓷一般可分為3類；（1)低介電常數(shù)材料，包括Al2〇3、ZnAl2〇4、MgAl2〇4 等；（2)中介電常數(shù)材料，包括 Ba(Mgi/3Nb2/3)〇3、Ba(Mgi/3Ta2/3)〇3、（Zr，Sn)Ti〇4 等；（3)高 介電常數(shù)材料，包括 Ba〇-Ln2〇3-Ti〇2 鶴青銅體系（Ln=La、Sm、Nd)、Ca〇-Li2〇-Ln2〇3-Ti〇2 復(fù)合 巧鐵礦結(jié)構(gòu)體系等。W上材料雖然具有較為優(yōu)異的微波介電性能，但是其原料成本與燒結(jié) 溫度高、能耗較大。為了滿足不同微波頻段的要求，開(kāi)發(fā)新型介電常數(shù)系列化、燒結(jié)溫度低、 原料成本低W及介電性能優(yōu)異的微波介質(zhì)材料至關(guān)重要。
[0005] 化sTi化為尖晶石結(jié)構(gòu)化合物，該類材料的原料成本W(wǎng)及燒結(jié)溫度均較低，但是其 結(jié)構(gòu)極其不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致該材料的微波介電性能較差（ff=19. 2，0X/=212O GHz, Tf=-SS ppm/tO。通過(guò)少量的Mn", Co", Ni"或化"離子取代化【1，2】，可W穩(wěn)定其結(jié)構(gòu)，但是 陶瓷的0X/值仍然很低（《16000 GHz)。如果能在穩(wěn)定該類材料的相結(jié)構(gòu)的同時(shí)極大地提 高其0X/值，對(duì)于該類材料的應(yīng)用將具有重要的意義。
[000引 參考文獻(xiàn) 【1】Sandeep Butee, Ajit R. Kulkarni, Om Prakash, R. P. R. C. Aiyar, Ishan Wattamwar, Durgesh Bais, K. Sudheendran, K. C. James Raju, Significant enhancement in quality factor of ZrigT^ with Cu-substitution, Materials Science and Engineering: B, 2011, 176(7): 567 - 572. 【2】Sandeep Butee, Ajit R. Kulkarni, Om Prakash, R.P.R.C. Aiyar, K. Sudheendran, K. C. James Raju, R. F. and microwave dielectric properties of (Zrio'gsMo'cs)2了104(M = Mn]+, Co]+, Ni]+ or Cu]+) ceramics, Materials Science and !Engineering: B, 2010, 168(1-3): 151 - 155.


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種穩(wěn)定化2Ti〇4尖晶石微波介質(zhì)陶瓷及提高其品質(zhì)因素的 方法。
[000引本發(fā)明涉及的微波介質(zhì)陶瓷材料的化學(xué)組成式為：（1^)化2了104-吐14/3了1日/304,其 中0. 1《X《0. 4。
[0009] 本微波介質(zhì)陶瓷材料的制備方法為： (1) 將純度為 99% W上的 LiaCOs、化0、和 Ti〇2 的原料按（1-J) Zn2Ti〇4-亂i4/3Tis/3〇4,其 中0. 1《X《0. 4的組成稱量配料； (2) 將步驟（1)原料濕式球磨混合4小時(shí)，球磨介質(zhì)為己醇，烘干后在900 C大氣氣氛 中預(yù)燒8小時(shí)； (3) 在步驟（2)制得的粉末中添加粘結(jié)劑并造粒后，再壓制成型，最后在107擴(kuò)120(TC 大氣氣氛中燒結(jié)4小時(shí)；所述的粘結(jié)劑采用質(zhì)量濃度為5wt%的聚己帰醇溶液，劑量占粉末 總質(zhì)量的7%。
[0010] 本發(fā)明制備的微波介質(zhì)陶瓷，其燒結(jié)溫度低（<115(TC)，微波性能優(yōu)異：介電常數(shù) (Ef)適中，0X/值高（69900 GHz);可用于諧振器、微波天線、濾波器等微波器件的制造。

【具體實(shí)施方式】
[0011] 實(shí)施例： 表1列出了構(gòu)成本發(fā)明的不同成分的5個(gè)具體實(shí)施例及其微波介電性能。其制備方法 如上所述，用圓柱介質(zhì)諧振器法進(jìn)行微波介電性能的評(píng)價(jià)。
[0012] 本陶瓷可廣泛用于各種介質(zhì)基板、天線和濾波器等微波電子元器件的制造，可滿 足現(xiàn)代移動(dòng)通信系統(tǒng)的技術(shù)需要。
[0013] 表 1 :

【權(quán)利要求】
1. 一種穩(wěn)定Zn2Ti04尖晶石微波介質(zhì)陶瓷及提高其品質(zhì)因素的方法，其特征在于所述 微波介質(zhì)陶瓷的化學(xué)組成為：（1-z) Zn2Ti04_zLi4/3Ti5/30 4，其中0? 1彡z彡0? 4 ; 所述微波介質(zhì)陶瓷的制備方法具體步驟為： (1) 將純度為 99% 以上的 Li2C03、ZnO 和 Ti02 的原料按（1-z) Zn2Ti04-zLi4/3Ti5/30 4,其 中0. 1彡z彡0. 4的組成稱量配料； (2) 將步驟（1)原料濕式球磨混合4小時(shí)，球磨介質(zhì)為乙醇，烘干后在900 °C大氣氣氛 中預(yù)燒8小時(shí)； (3) 在步驟（2)制得的粉末中添加粘結(jié)劑并造粒后，再壓制成型，最后在1078~1200°C 大氣氣氛中燒結(jié)4小時(shí)；所述的粘結(jié)劑采用質(zhì)量濃度為5wt%的聚乙烯醇溶液，劑量占粉末 總質(zhì)量的7%。
【文檔編號(hào)】C04B35/462GK104341147SQ201410623307
【公開(kāi)日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月9日
【發(fā)明者】周煥福, 龔健章, 郝澍釗, 陳秀麗 申請(qǐng)人:桂林理工大學(xué)