超低损耗温度稳定型微波介质陶瓷材料、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了超低损耗温度稳定型微波介质陶瓷材料、制备方法及应用，该陶瓷材料制备的方法步骤如下：S1：将MgO、Li2CO3和Nb2O5与玛瑙球、无水乙醇充分混合球磨8

【技术实现步骤摘要】
超低损耗温度稳定型微波介质陶瓷材料、制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及陶瓷材料
，尤其涉及超低损耗温度稳定型微波介质陶瓷材料、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]目前，为了提高陶瓷材料的温度稳定型，主要是通过加入一种具有相反谐振频率温度系数且不与基体材料发生化学反应的化合物构成复合陶瓷材料，但是该方法会在一定程度上增大陶瓷材料的介电损耗，显著降低了材料的Q值，影响陶瓷材料的应用范围。因此，开发一种新的高Q值且温度稳定性高的陶瓷材料是本申请所要解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了超低损耗温度稳定型微波介质陶瓷材料、制备方法及应用，显著地提高了陶瓷材料的温度稳定性，同时还相对于基体材料降低了介电损耗，丰富了当前高频通信电子电路技术对工作环境温度稳定性好且Q值较高的低介电常数材料的需求。
[0004]本专利技术提出的超低损耗温度稳定型微波介质陶瓷材料，包含如下组分：
[0005]Li3Mg2(NbO6)80.2
‑
94.8wt％，
[0006]余量为铌酸盐；
[0007]其中微波介质陶瓷材料的品质因数大于所述Li3Mg2(NbO6)的品质因数。
[0008]优选地，所述铌酸盐为Ca(NbO3)。
[0009]优选地，所述陶瓷材料的介电损耗为0.000082
‑
0.000084，品质因数为83420
‑
84970GHz，介电常数为15.6<br/>‑
15.9，谐振频率温度系数为
‑
12.5
‑
10.7ppm/℃。
[0010]本专利技术提出的超低损耗温度稳定型微波介质陶瓷材料的制备方法，方法步骤如下：
[0011]S1：Li3Mg2(NbO6)预烧粉的制备
[0012]将MgO、Li2CO3和Nb2O5与玛瑙球、无水乙醇充分混合球磨8
‑
10h后，经干燥预烧制得Li3Mg2(NbO6)预烧粉；
[0013]S2：钛酸盐预烧粉的制备
[0014]将碳酸盐和TiO2与玛瑙球、无水乙醇充分混合球磨8
‑
10h后，经干燥预烧制得钛酸盐预烧粉；
[0015]S3：陶瓷材料的制备
[0016]将S1中的Li3Mg2(NbO6)预烧粉、S2中的钛酸盐预烧粉、LiF与玛瑙球、无水乙醇充分混合球磨8
‑
10h后，干燥、造粒、过筛，用粉末压片机压制成圆柱形生坯，将生坯烧结后制得超低损耗温度稳定型微波介质陶瓷材料。
[0017]优选地，所述S2中碳酸盐为CaCO3，所述钛酸盐预烧粉为CaTiO3预烧粉。
[0018]优选地，所述S1中干燥的条件为：温度80
‑
100℃、时间10
‑
12h；预烧的条件为：温度
1000
‑
1200℃、时间2
‑
6h。
[0019]优选地，所述S2中干燥的条件为：温度80
‑
100℃、时间10
‑
12h；预烧的条件为：温度1000
‑
1100℃、时间2
‑
6h。
[0020]优选地，所述S3中Li3Mg2(NbO6)预烧粉、钛酸盐预烧粉、LiF的质量比为(96
‑
x):x:4，其中所述2.6≤x≤4.5。
[0021]优选地，所述S3中生坯烧结的条件为：温度1025
‑
1100℃、时间4
‑
8h。
[0022]本专利技术提出的上述超低损耗温度稳定型微波介质陶瓷材料在微波器件中的应用。
[0023]作用机理
[0024]本专利技术通过混合Li3Mg2(NbO6)和钛酸盐两种化合物，并控制其配比和调控后期烧结工艺过程，促进钛酸盐和小部分Li3Mg2(NbO6)发生氧化还原反应，在该氧化还原反应过程中，在产生的铌酸盐中的铌离子由高价被还原为低价，正是通过这一反应，该微波介质陶瓷材料的温度稳定性得到显著地提高；此外，在基体陶瓷材料Li3Mg2(NbO6)中添加温度稳定性为正值的组分来提高微波介质陶瓷材料的温度稳定性时，都会不可避免的使陶瓷材料的品质因数降低，而本申请制备的陶瓷材料不仅提高了微波介质陶瓷材料的温度稳定性，而且品质因数(83420
‑
84970GHz)相对于Li3Mg2(NbO6)的品质因数(79600GHz)也有一定的增加，说明了本申请制备的微波介质陶瓷材料在提高温度稳定性的同时还降低了介电损耗。
[0025]有益技术效果
[0026]本专利技术制备的温度稳定性铌酸盐微波介质陶瓷材料的介电损耗、品质因数、介电常数、谐振频率温度系数等性能良好，克服了陶瓷材料烧结温度高、谐振频率温度系数偏大的缺点，保证材料温度稳定性的同时降低了介电损耗，丰富了当前高频通信电子电路技术对工作环境温度稳定性好且Q值较高的低介电常数材料的需求，可广泛应用于微波器件的制造。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例1
‑
8制备的超低损耗温度稳定型微波介质陶瓷材料的X射线粉末衍射图。
具体实施方式
[0028]实施例1
[0029](1)制备Li3Mg2(NbO6)预烧粉
[0030]按照Li3Mg2(NbO6)的化学计量比称取3.12g纯度为99.99％的MgO、4.291g纯度为99.99％的Li2CO3和5.145g纯度为99.99％的Nb2O5，得到原料1；将原料1与玛瑙球、无水乙醇按质量比为1:2:2装入尼龙球磨罐中，充分混合球磨8小时，90℃干燥12小时，1100℃预烧4小时，制备成Li3Mg2(NbO6)预烧粉。
[0031](2)制备CaTiO3预烧粉
[0032]按照CaTiO3的化学计量比称取7.399g纯度为99.95％的CaCO3和5.876g纯度为99.99％的TiO2，得到原料2；将原料2与玛瑙球、无水乙醇按质量比为1:2:2装入尼龙球磨罐中，充分混合球磨8小时，90℃干燥12小时，1000℃预烧4小时，制备成CaTiO3预烧粉。
[0033](3)制备铌酸盐微波介质陶瓷材料
[0034]称取9.591gLi3Mg2(NbO6)预烧粉、0.409gCaTiO3预烧粉和0.417g纯度为99.99％的LiF粉，得到原料3；将原料3与玛瑙球、无水乙醇按质量比为1:2:2装入尼龙球磨罐中，充分混合球磨8小时，90℃干燥12小时，加入原料3质量5％的聚乙烯醇水溶液(聚乙烯醇的质量分数为5％)，造粒，过120目筛，用粉末压片机在200MPa压力下压制成直径为11.5mm、厚度为6mm的圆柱形生坯，将生坯1050℃烧结6小时，制备成铌酸盐微波介质陶瓷材料。
[0035]实施例2
[0036]在实施例1的步骤(3)中，将生坯在1050℃烧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.超低损耗温度稳定型微波介质陶瓷材料，其特征在于，包含如下组分：Li3Mg2(NbO6)80.2
‑
94.8wt％，余量为铌酸盐；其中微波介质陶瓷材料的品质因数大于所述Li3Mg2(NbO6)的品质因数。2.根据权利要求1所述的超低损耗温度稳定型微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述铌酸盐为Ca(NbO3)。3.根据权利要求2所述的超低损耗温度稳定型微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述陶瓷材料的介电损耗为0.000082
‑
0.000084，品质因数为83420
‑
84970GHz，介电常数为15.6
‑
15.9，谐振频率温度系数为
‑
12.5
‑
10.7ppm/℃。4.如权利要求1
‑
3任一项所述的超低损耗温度稳定型微波介质陶瓷材料的制备方法，其特征在于，方法步骤如下：S1：Li3Mg2(NbO6)预烧粉的制备将MgO、Li2CO3和Nb2O5与玛瑙球、无水乙醇充分混合球磨8
‑
10h后，经干燥预烧制得Li3Mg2(NbO6)预烧粉；S2：钛酸盐预烧粉的制备将碳酸盐和TiO2与玛瑙球、无水乙醇充分混合球磨8
‑
10h后，经干燥预烧制得钛酸盐预烧粉；S3：陶瓷材料的制备将S1中的Li3Mg2(NbO6)预烧粉、S2中的钛酸盐预烧粉、LiF与玛瑙球、无水乙醇充分混合球磨8
‑
10h后，干燥、造粒、过筛，用粉末压片机压制成圆柱...

【专利技术属性】
技术研发人员：马建立，程庆，陈海平，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：