本發(fā)明涉及一種低介電損耗al2o3陶瓷材料，是一種環(huán)境友好型的微波介電陶瓷材料，可用于微波通訊等領域。
背景技術(shù)：
al2o3陶瓷是一種重要的介質(zhì)材料，具有電絕緣性能好、介電常數(shù)低、介電損耗低、導熱率較高、機械強度較高，以及耐高溫、耐磨及耐化學腐蝕等特點，且價格低廉，工藝成熟，在電子、通信、電真空等領域有著廣泛的用途。但是，隨著通訊等技術(shù)的高速發(fā)展，對材料的要求日益嚴苛，al2o3陶瓷材料的不足越來越明顯。最突出的問題之一就是介電損耗偏大。雖然從理論上看，提高al2o3的純度就可以降低al2o3陶瓷材料的介電損耗，但是在實際應用中，高純的al2o3粉體并不一定能保證高q×f值或低介電損耗，材料的制備工藝過程更加重要。這是因為：al2o3陶瓷材料中的介電損耗由本征損耗（intrinsicloss）和非本征損耗（extrinsicloss）兩部分構(gòu)成。導致al2o3陶瓷材料總介電損耗大的主要因素是非本征損耗，而非本征損耗與材料制備過程中產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)缺陷如雜質(zhì)、晶界、空位、氣孔、微裂紋及晶粒取向等密切相關(guān)。因此，優(yōu)化制備工藝以降低al2o3陶瓷材料的介電損耗便日益受到關(guān)注。而其中的“摻雜”工藝，即在al2o3陶瓷材料中添加上適量的化合物，更因其可控性好、操作性強成為國內(nèi)外研究開發(fā)的熱點。比如，n.m.alord等人通過在al2o3陶瓷材料中添加0.5wt%tio2，使tanδ由2.7×10-5降至2.0×10-5（q×f值達452790ghz）。c.l.huang等人采用高純的納米al2o3粉體為原料并添加0.5wt%tio2，將q×f值進一步提高至680000ghz（14ghz下）。在國內(nèi)，電子科技集團公司第十二研究所的張巨先在al2o3陶瓷材料中摻入少量mgo，利用二次燒結(jié)降低體積氣孔率，使tanδ大幅降低至1×10-5（9503mhz下）。不過，mgo、tio2摻雜雖然常見，但有一個缺點，就是mg2+、ti4+與al3+價態(tài)不同，當mgo、tio2摻雜固溶到al2o3晶格中時，容易形成空位缺陷，導致介電損耗增加，性能不穩(wěn)定。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明目的在于提供一種低介電損耗al2o3陶瓷材料，解決現(xiàn)有技術(shù)中al2o3陶瓷介電損耗（tanδ）較高的問題，同時摻雜物固溶過程中不容易產(chǎn)生空位缺陷。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：以高純al2o3粉體（>99.95%）作為原料，選用catio3作為摻雜物，濕法球磨混合后，在一定溫度下干燥，再經(jīng)研磨、過篩得到混合干粉。將所得混合干粉干壓成型后，放置于電爐中升溫至預定溫度保溫一定的時間,冷卻后就得到致密的al2o3陶瓷材料樣品
上述技術(shù)方案的配方為：每100gal2o3粉體原料中catio3的摻雜量為0.1~0.5g。
上述技術(shù)方案的混合工藝參數(shù)為：球磨時間為12-24h，球磨介質(zhì)為去離子水和氧化鋯球，料：水：球=1:2:3。
上述技術(shù)方案的干燥工藝參數(shù)為：干燥溫度為100-120℃。
上述技術(shù)方案中的成型和燒結(jié)的工藝參數(shù)為：成型的壓力為50~150mpa，燒結(jié)溫度為1550-1650℃，保溫時間為2-4h,升溫速度為每分鐘2-5度，燒結(jié)完成后自然冷卻，即可得到致密的al2o3陶瓷材料樣品。
按上述方式制備的al2o3陶瓷材料具有優(yōu)良的微波介電性能，其介電常數(shù)為9.81-9.87，而q×f值可達176000-226000ghz（其中，當catio3的摻雜量為0.4wt%時，最后所得的al2o3陶瓷材料的q×f值達到最高為226000ghz，大約是純al2o3陶瓷材料的2倍）。
和mgo、tio2等摻雜相比，catio3摻雜時是一個+2價的ca離子和一個+4價的ti離子同時固溶入al2o3晶格中，其平均價態(tài)是+3價，與al3+價態(tài)相同，因此不容易形成空位缺陷，避免出現(xiàn)介電損耗增加和性能不穩(wěn)定等問題。本發(fā)明操作方法簡單，生產(chǎn)流程短，所需要的工藝設備也很簡單，適合規(guī)?；a(chǎn)。
附圖說明
圖1是catio3摻雜al2o3陶瓷材料的q×f值隨catio3摻雜量的變化曲線。
下面結(jié)合圖1和具體實施方式對本發(fā)明作進一步的說明。
具體實施方式
實施例1：一種純al2o3陶瓷材料，它是通過以下方法制備而成的：取高純al2o3粉體（>99.95%），加入適量粘結(jié)劑，在100mpa的壓強下干壓成直徑約16mm、高度約12mm的柱狀樣品，置于硅鉬棒電爐中1600℃下保溫4h。
將燒制好的樣品放置若干小時后，進行介電性能測試，結(jié)果顯示：所得的純氧化鋁陶瓷材料樣品介電常數(shù)為9.86，q×f值為1,14000ghz（f=10.38ghz)。
實施例2：一種低介電損耗al2o3陶瓷材料，它是通過以下方法制備而成的：稱取高純al2o3粉體（>99.95%）100g和catio3粉體0.1g作為原料，將二者加入球磨罐中，加去離子水和氧化鋯磨球進行濕法球磨混合（料：水：球=1:2:3），球磨時間為24h。之后將水抽濾掉，將混合料在100℃的烘箱中干燥后過篩，得到均勻的混合粉料。在混合粉料中加入適量粘結(jié)劑，在100mpa的壓強下將粉末干壓成直徑約16mm、高度約12mm的柱狀樣品，置于硅鉬棒電爐中1600℃下保溫4h。
將燒制好的樣品放置若干小時后，進行介電性能測試，結(jié)果顯示：所得catio3摻雜氧化鋁陶瓷材料的介電常數(shù)為9.85，q×f值為176000ghz（f=10.41ghz)，比實例1中的純氧化鋁陶瓷材料的q×f值提高54%。
實施例3：一種低介電損耗al2o3陶瓷材料，它是通過以下方法制備而成的：稱取高純al2o3粉體（>99.95%）100g和catio3粉體0.2g作為原料，將二者加入球磨罐中，加去離子水和氧化鋯磨球進行濕法球磨混合（料：水：球=1:2:3），球磨時間為24h。之后將水抽濾掉，將混合料在100℃的烘箱中干燥后過篩，得到均勻的混合粉料。在混合粉料中加入適量粘結(jié)劑，在100mpa的壓強下將粉末干壓成直徑約16mm、高度約12mm的柱狀樣品，置于硅鉬棒電爐中1600℃下保溫4h。
將燒制好的樣品放置若干小時后，進行介電性能測試，結(jié)果顯示：所得catio3摻雜氧化鋁陶瓷材料的介電常數(shù)為9.87，q×f值為194000ghz（f=10.40ghz)，比實例1中的純氧化鋁陶瓷材料的q×f值提高70%。
實施例4：一種低介電損耗al2o3陶瓷材料，它是通過以下方法制備而成的：稱取高純al2o3粉體（>99.95%）100g和catio3粉體0.3g作為原料，將二者加入球磨罐中，加去離子水和氧化鋯磨球進行濕法球磨混合（料：水：球=1:2:3），球磨時間為24h。之后將水抽濾掉，將混合料在100℃的烘箱中干燥后過篩，得到均勻的混合粉料。在混合粉料中加入適量粘結(jié)劑，在100mpa的壓強下將粉末干壓成直徑約16mm、高度約12mm的柱狀樣品，置于硅鉬棒電爐中1600℃下保溫4h。
將燒制好的樣品放置若干小時后，進行介電性能測試，結(jié)果顯示：所得catio3摻雜氧化鋁陶瓷材料介電常數(shù)為9.84，q×f值為210000ghz（f=10.39ghz)，比實例1中的純氧化鋁陶瓷材料的q×f值提高84%。
實施例5：一種低介電損耗al2o3陶瓷材料，它是通過以下方法制備而成的：稱取高純al2o3粉體（>99.95%）100g和catio3粉體0.4g作為原料，將二者加入球磨罐中，加去離子水和氧化鋯磨球進行濕法球磨混合（料：水：球=1:2:3），球磨時間為24h。之后將水抽濾掉，將混合料在80℃的烘箱中干燥后過篩，得到均勻的混合粉料。在混合粉料中加入適量粘結(jié)劑，在100mpa的壓強下將粉末干壓成直徑約16mm、高度約12mm的柱狀樣品，置于硅鉬棒電爐中1600℃下保溫4h。
將燒制好的樣品放置若干小時后，進行介電性能測試，結(jié)果顯示：所得catio3摻雜氧化鋁陶瓷材料的介電常數(shù)為9.81，q×f值為226000ghz（f=10.39ghz)，比實例1中的純氧化鋁陶瓷材料的q×f值提高98%。
實施例6：一種低介電損耗al2o3陶瓷材料，它是通過以下方法制備而成的：稱取高純al2o3粉體（>99.95%）100g和catio3粉體0.5g作為原料，將二者加入球磨罐中，加去離子水和氧化鋯磨球進行濕法球磨混合（料：水：球=1:2:3），球磨時間為24h。之后將水抽濾掉，將混合料在100℃的烘箱中干燥后過篩，得到均勻的混合粉料。在混合粉料中加入適量粘結(jié)劑，在100mpa的壓強下將粉末干壓成直徑約16mm、高度約12mm的柱狀樣品，置于硅鉬棒電爐中1600℃下保溫4h。
將燒制好的樣品放置若干小時后，進行介電性能測試，結(jié)果顯示：所得catio3摻雜氧化鋁陶瓷材料的介電常數(shù)為9.85，q×f值為207000ghz（f=10.42ghz)，比實例1中的純氧化鋁陶瓷材料的q×f值提高82%。