本發(fā)明涉及低溫燒結(jié)的95氧化鋁陶瓷材料及其制造方法和用途，屬于一種微波介質(zhì)材料，可用于微波通訊等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

氧化鋁陶瓷材料是一種以氧化鋁（Al₂O₃）為主體的陶瓷材料。氧化鋁陶瓷材料因具有機械強度高、硬度大、高溫絕緣電阻高、高頻介電損耗小、耐化學(xué)腐蝕性和導(dǎo)熱性良好等一系列優(yōu)良性能， 已被廣泛應(yīng)用于機械、 石油、 化工、 紡織、電子以及冶金等各個行業(yè)。由于無線通信的快速發(fā)展，氧化鋁陶瓷材料作為微波介質(zhì)材料最近已被應(yīng)用于基板、諧振器，過濾器以及其他微波通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，在技術(shù)上和商業(yè)上都有重要的作用。根據(jù)陶瓷材料中氧化鋁含量的多少，氧化鋁陶瓷材料可分為95瓷、85瓷及75瓷等。與85、75瓷相比，95瓷的氧化鋁含量高，介電性能好（特別是介電損耗低），但同時95瓷燒結(jié)溫度也遠高于85、75瓷，不僅成本高，而且不利于與一些熔點較低的賤金屬共燒。因此，開發(fā)低溫燒結(jié)的95瓷是國內(nèi)、外研究人員共同追求的目標。通常采取的辦法有兩個，一是采用燒結(jié)性能良好的超細氧化鋁粉，二是選擇適當?shù)牡蜏責Y(jié)助劑。但到目前為止，將這兩種方法結(jié)合一起應(yīng)用的技術(shù)很少見。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種低溫燒結(jié)、介電性能優(yōu)異的95氧化鋁陶瓷材料及其制造方法。

本發(fā)明制造方法的基本特點是以亞微米級的細晶氧化鋁粉體為原料，加入由適量MgO、SiO₂、CaO，以及B₂O₃、TiO₂、Na₂O中的1-3種共同混合而成的燒結(jié)助劑，以利于低溫燒結(jié)和提高陶瓷產(chǎn)品的介電性能。利用干壓成型工藝制得陶瓷生坯，陶瓷生坯放置在普通電爐中，在1250℃的溫度下保溫2-4小時，升溫速率為2℃/min。即可制得高密度、表面光滑平整，介電性能優(yōu)異的95氧化鋁陶瓷瓷件。

首先按照計量配比稱量原料：95.0wt%氧化鋁（Al₂O₃）、5.0wt%燒結(jié)助劑（由氧化鎂（MgO）、 氧化硅（SiO₂）、氧化鈣（CaO），以及氧化硼（B₂O₃）、氧化鈦（TiO₂）、氧化鈉（NaO）的1-3種共同混合而成），按配方要求，稱量原料裝入球磨罐中，加入去離子水和少量干壓成型有機助劑PVA，以氧化鋯為磨介球磨24小時，球磨結(jié)束后在80℃烘箱中干燥12-24小時，取出后過40目篩，將粉料加入金屬模具干壓成型，將壓制好的陶瓷生坯放在電爐中1250℃的溫度下燒結(jié)2-4小時，自然冷卻后取出，制得高致密度、性能優(yōu)異的95氧化鋁陶瓷件。

本發(fā)明通過結(jié)合使用細晶氧化鋁粉末和添加燒結(jié)助劑的方法，大大降低了95瓷的燒結(jié)溫度（1250℃），能耗小，節(jié)約成本，同時使低溫燒結(jié)的95瓷具有優(yōu)異的介電性能（介電常數(shù)=9.75-9.85，Q × f值=28500-33000GHz）。典型地，以95.0%細晶Al₂O₃粉+1.0%MgO +1.0% SiO₂ +1.0%CaO +1.0%TiO₂+0.5%Na₂O+0.5%B₂O₃為原料，可在1250℃的低溫下燒結(jié)成瓷，其體積密度可達3.83g·cm^-3，介電常數(shù)為9.83，Q × f值可達到33000GHz。

具體實施方式

實施方案一：以細晶氧化鋁(Al₂O₃)，商用氧化鎂（MgO）、 氧化硅（SiO₂）、 氧化鈣（CaO）和氧化鈦（TiO₂）為原料，按以下重量百分比稱量：Al₂O₃= 95.0%，MgO=2.0%，SiO₂ = 1.5%，CaO=1.0%，TiO₂=0.5%稱量，稱量好相應(yīng)的物料裝入球磨機中球磨，球磨時間為24h，球磨介質(zhì)為去離子水（料：水：球=1:2:3）。干燥后過40目篩得到混合干粉。將粉末干壓成圓柱狀樣品，然后在小于1250℃溫度下燒結(jié)2-4小時，升溫速度為2℃/min。自然冷卻后，即可得到高致密度、光滑平整、性能優(yōu)異的95瓷氧化鋁陶瓷材料。

將制得的95瓷氧化鋁陶瓷材料進行測試，結(jié)果顯示：這種低溫燒結(jié)的95瓷陶瓷材料體積密度可達3.78g·cm^-3，介電常數(shù)為9.76，Q × f值可達到28800GHz。

實施方案二：以細晶氧化鋁(Al₂O₃)，商用氧化鎂（MgO）、 氧化硅（SiO₂）、 氧化鈣（CaO）和氧化鈦（TiO₂）為原料，按以下重量百分比稱量：Al₂O₃= 95.0%，MgO=1.5%，SiO₂ = 2.0%，CaO=1.0%，TiO₂=0.5%稱量，稱量好相應(yīng)的物料裝入球磨機中球磨，球磨時間為24h，球磨介質(zhì)為去離子水（料：水：球=1:2:3）。干燥后過40目篩得到混合干粉。將粉末干壓成圓柱狀樣品，然后在小于1250℃溫度下燒結(jié)2-4小時，升溫速度為2℃/min。自然冷卻后，即可得到高致密度、光滑平整、性能優(yōu)異的95瓷氧化鋁陶瓷材料。

將制得的95瓷氧化鋁陶瓷材料進行測試，結(jié)果顯示：這種低溫燒結(jié)的95瓷陶瓷材料體積密度可達3.79g·cm^-3，介電常數(shù)為9.78，Q × f值可達到29200GHz。

實施方案三：以細晶氧化鋁(Al₂O₃)，商用氧化鎂（MgO）、 氧化硅（SiO₂）、 氧化鈣（CaO）和氧化硼（B₂O₃）為原料，按以下重量百分比稱量：Al₂O₃= 95.0%，MgO=1.5%，SiO₂ = 2.0%，CaO=1.0%，B₂O₃=0.5%稱量，稱量好相應(yīng)的物料裝入球磨機中球磨，球磨時間為24h，球磨介質(zhì)為去離子水（料：水：球=1:2:3）。干燥后過40目篩得到混合干粉。將粉末干壓成圓柱狀樣品，然后在小于1250℃溫度下燒結(jié)2-4小時，升溫速度為2℃/min。自然冷卻后，即可得到高致密度、光滑平整、性能優(yōu)異的95瓷氧化鋁陶瓷材料。

將制得的95瓷氧化鋁陶瓷材料進行測試，結(jié)果顯示：這種低溫燒結(jié)的95瓷陶瓷體積密度可達3.80g·cm^-3，介電常數(shù)為9.80，Q × f值可達到30900GHz。

實施方案四：以細晶氧化鋁(Al₂O₃)，商用氧化鎂（MgO）、 氧化硅（SiO₂）、 氧化鈣（CaO）和氧化鈉（Na₂O）為原料，按以下重量百分比稱量：Al₂O₃= 95.0%，MgO=2.0%，SiO₂ = 2.0%，CaO=0.5%，Na₂O=0.5%稱量，稱量好相應(yīng)的物料裝入球磨機中球磨，球磨時間為24h，球磨介質(zhì)為去離子水（料：水：球=1:2:3）。干燥后過40目篩得到混合干粉。將粉末干壓成圓柱狀樣品，然后在小于1250℃溫度下燒結(jié)2-4小時，升溫速度為2℃/min。自然冷卻后，即可得到高致密度、光滑平整、性能優(yōu)異的95瓷氧化鋁陶瓷材料。

將制得的95瓷氧化鋁陶瓷材料進行測試，結(jié)果顯示：這種低溫燒結(jié)的95瓷陶瓷體積密度可達3.79g·cm^-3，介電常數(shù)為9.79，Q × f值可達到28600GHz。

實施方案四：以細晶氧化鋁(Al₂O₃)，商用氧化鎂（MgO）、 氧化硅（SiO₂）、 氧化鈣（CaO）、氧化鈦（TiO₂）、氧化鈉（Na₂O）和氧化硼（B₂O₃）為原料為原料，按以下重量百分比稱量：Al₂O₃= 95.0%，MgO=1.0%，SiO₂ = 1.5%，CaO=1.0%，TiO₂=1.0%、B₂O₃=0.5%稱量，稱量好相應(yīng)的物料裝入球磨機中球磨，球磨時間為24h，球磨介質(zhì)為去離子水（料：水：球=1:2:3）。干燥后過40目篩得到混合干粉。將粉末干壓成圓柱狀樣品，然后在小于1250℃溫度下燒結(jié)2-4小時，升溫速度為2℃/min。自然冷卻后，即可得到高致密度、光滑平整、性能優(yōu)異的95瓷氧化鋁陶瓷材料。

將制得的95瓷氧化鋁陶瓷材料進行測試，結(jié)果顯示：這種低溫燒結(jié)的95瓷陶瓷體積密度可達3.81g·cm^-3，介電常數(shù)為9.81，Q × f值可達到33500GHz。

實施方案四：以細晶氧化鋁(Al₂O₃)，商用氧化鎂（MgO）、 氧化硅（SiO₂）、 氧化鈣（CaO）、氧化鈦（TiO₂）、氧化鈉（Na₂O）和氧化硼（B₂O₃）為原料為原料，按以下重量百分比稱量：Al₂O₃= 95.0%，MgO=1.0%，SiO₂ = 1.0%，CaO=1.0%，TiO₂=1.0%、Na₂O=0.5%、B₂O₃=0.5%稱量，稱量好相應(yīng)的物料裝入球磨機中球磨，球磨時間為24h，球磨介質(zhì)為去離子水（料：水：球=1:2:3）。干燥后過40目篩得到混合干粉。將粉末干壓成圓柱狀樣品，然后在小于1250℃溫度下燒結(jié)2-4小時，升溫速度為2℃/min。自然冷卻后，即可得到高致密度、光滑平整、性能優(yōu)異的95瓷氧化鋁陶瓷材料。

將制得的95瓷氧化鋁陶瓷，進行測試材料結(jié)果顯示：這種低溫燒結(jié)的95瓷陶瓷體積密度可達3.83g·cm^-3，介電常數(shù)為9.83，Q × f值可達到33000GHz。