【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及陶瓷材料，特别是涉及介电陶瓷材料，具体为一种介电陶瓷材料及其制备方法。
技术介绍
1、介电陶瓷材料是一类具有特殊介电性能的无机非金属材料，广泛应用于电子工业中，尤其是在电容器、微波器件、传感器等领域。介电陶瓷材料以其独特的电学特性，如高介电常数、低介电损耗和高绝缘强度等，成为现代电子技术不可或缺的组成部分。
2、微波介电陶瓷材料是应用于微波频段电路中作为介质材料并完成一项或多项功能的陶瓷材料，广泛应用于微波通信、雷达、电子对抗等领域。随着无线通信技术的迅猛发展，通信设备的工作频率向高频范围拓展，对介电陶瓷材料的介电性能提出了更严格的要求，在高频环境下，介电陶瓷材料的介电损耗增大，信号传输延迟和衰减问题变得突出。通常，较高的介电常数可能伴随着较高的介电损耗，信号传输时间与介电常数的成正比，而信号传输的质量则需要材料的高qf来保证。此外，在无线通信系统中，频率稳定性对于保证信号传输的质量和可靠性至关重要，温度变化可能导致频率漂移，从而影响信号接收和处理。τf值是衡量谐振频率随温度变化敏感度的指标在宽温度范围内，τf值越低，表明介电陶瓷的谐振频率保持恒定的能力越强，从而确保了电子设备在不同温度下的性能一致性。因此具有高qf、低的εr以及近零的τf值的微波介电陶瓷已成为电子信息材料领域的研究热点。
3、钛酸盐是微波介电陶瓷材料的常用材料，具有优异的介电性能，但普遍存在品质因数差、烧结温度高、稳定性和一致性差等问题。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种介电陶瓷材料，由cam+ltimli2nsino(3m+3n+l)、bazro3、ktao3组成，其中cam+ltimli2nsino(3m+3n+l)为前驱体。
3、所述cam+ltimli2nsino(3m+3n+l)为前驱体由catio3、li2sio3、cao组成。
4、所述一种介电陶瓷材料其化学组成为xcam+lt imli2nsino(3m+3n+l)-ybazro3-zktao3；其中x+y+z＝1，x＝0.75～0.92，y＝0.05～0.20，z＝0.03～0.06；其中m+n+l＝1,m＝0.72～0.85，n＝0.12～0.25，l＝0.01～0.03。
5、本专利技术提供一种介电陶瓷材料的制备方法，包括如下步骤：
6、s1：称取纯度不低于99.9％的原料catio3、li2sio3、cao，按照预定的化学计量比混合。将混合后的原料加入球磨机中，使用氧化锆球体作为研磨介质，去离子水作为球磨介质进行第一次球磨，以确保原料的充分混合和细化。球磨完成后，将物料进行第一次烘干处理，以去除多余的水分，得到第一次研磨物料粉末，将第一次研磨物料粉末进行预烧。预烧后的物料冷却至室温，得到前驱体cam+ltimli2nsino(3m+3n+l)粉末；
7、s2：将上述制备的前驱体cam+ltimli2nsino(3m+3n+l)粉末和纯度为99.9％以上的原料bazro3、ktao3作为第二次研磨物料按比例加入球磨机中进行混合，加入氧化锆球体作为研磨球体，加入去离子水作为球磨介质，进行第二次球磨，球磨完成后进行第二次烘干处理，得到第二次研磨物料粉末，将第二次研磨物料粉末进行造粒处理、压制胚体、胚体排胶、烧结得到介电陶瓷材料。
8、所述第一次球磨、第二次球磨中的氧化锆球体直径为3mm。
9、所述第一次烘干处理、第二次烘干处理的温度为120℃。
10、所述第一次球磨的研磨转速为120～180rpm，球磨时间为8～12h。
11、所述第一次研磨物料、氧化锆球体、去离子水的重量比为1:2:2。
12、所述预烧从环境温度起始，升温速度为5℃/min，预烧温度范围为1100℃～1200℃，达到目标温度后，保温3.5～4.5h。
13、所述第二次球磨，研磨转速为200～280rpm，球磨时间为16～20h。
14、所述第二次研磨物料、氧化锆球体、去离子水的重量比为1:2:1.5。
15、所述造粒处理的具体过程为在第二次研磨物料粉末中加入聚乙烯酸溶液作为粘结剂，每克粉体中加入0.04～0.06ml的浓度为6％的聚乙烯醇溶液混合均匀后造粒，然后过120目筛得到造粒后的粉体。
16、所述压制胚体为造粒后的粉体在50mpa的压力下压制成直径15mm高度为12mm的圆柱胚体。
17、所述胚体排胶为将圆柱胚体放入冶炼炉中，设置冶炼炉的升温速率为5℃/min，排胶温度范围为400℃～600℃，达到目标温度后保温1～2h。
18、所述烧结为排胶后设置冶炼炉的升温速率为3℃/min，烧结温度范围为1150℃～1250℃，达到目标温度后，保温3.5～5h。
19、本专利技术提供了一种介电陶瓷材料及其制备方法。具备以下有益效果：
20、1、本专利技术以钛酸盐为基础添加锂盐制备cam+ltimli2nsino(3m+3n+l)前驱体，添加具有高导热性和高稳定性的bazro3，再添加具有优异介电性能的linbo3通过组分之间的协同作用，实现了材料性能的显著提升，制备出具有优异的微波性能的介电陶瓷材料，其相对介电常数εr为9～11，q×f(ghz)≥80000ghz，τf的范围为-10～+10.8ppm/℃，具有非常高的商业应用价值和市场前景。
21、2、煅烧温度是陶瓷制备过程中的关键参数之一，它对陶瓷介质的最终性能有着显著影响，本专利技术添加锂盐、掺杂铌元素低烧结温度并促进晶粒生长，烧结温度通常在1250℃至1350℃之间，本专利技术制备方法中的烧结温度通常在1100℃至1250℃之间，且烧结稳定。
22、3、本专利技术通过特定的化学组成和精细的制备工艺，包括精确控制的球磨、预烧、造粒、压制、排胶和烧结步骤，确保了材料性能的一致性和可重复性，本专利技术使用去离子水作为球磨介质，以及在造粒过程中加入聚乙烯醇溶液作为粘结剂，这些材料对环境的影响较小，符合绿色化学和可持续发展的要求。
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1.一种介电陶瓷材料，其特征在于，所述介电陶瓷材料的制备材料由Cam+lTimLi2nSinO(3m+3n+l)、BaZrO3、KTaO3组成，其中Cam+lTimLi2nSinO(3m+3n+l)为前驱体。
2.根据权利要求1所述的一种介电陶瓷材料，其特征在于，所述介电陶瓷材料的化学组成为xCam+lTimLi2nSinO(3m+3n+l)-yBaZrO3-zKTaO3；其中x+y+z＝1，x＝0.75～0.92，y＝0.05～0.20，z＝0.03～0.06；其中m+n+l＝1,m＝0.72～0.85，n＝0.12～0.25，l＝0.01～0.03。
3.根据权利要求1～2任意一项所述的一种介电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种介电陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述第一次球磨的研磨转速为120～180rpm，球磨时间为8～12h；第一次研磨物料、氧化锆球体、去离子水的重量比为1:2:2。
5.根据权利要求3所述的一种介电陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述预烧升温速度为5℃/min，预
6.根据权利要求3所述的一种介电陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述第二次球磨的研磨转速为200～280rpm，球磨时间为16～20h；第二次研磨物料、氧化锆球体、去离子水的重量比为1:2:1.5。
7.根据权利要求3所述的一种介电陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述造粒处理的具体过程为在第二次研磨物料粉末中加入聚乙烯酸溶液作为粘结剂，每克粉体中加入0.04～0.06mL的浓度为6％的聚乙烯醇溶液混合均匀后进行造粒，得到造粒后的粉体。
8.根据权利要求3所述的一种介电陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述压制胚体为造粒后的粉体在50MPa的压力下压制成直径15mm高度为12mm的圆柱胚体。
9.根据权利要求8一种介电陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述胚体排胶为将圆柱胚体放入冶炼炉中，设置冶炼炉的升温速率为5℃/min，排胶温度范围为400℃～600℃，达到目标温度后保温1～2h。
10.根据权利要求3所述的一种介电陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述烧结为排胶后设置冶炼炉的升温速率为3℃/min，烧结温度范围为1150℃～1250℃，达到目标温度后，保温3.5～5h。
...【技术特征摘要】
1.一种介电陶瓷材料，其特征在于，所述介电陶瓷材料的制备材料由cam+ltimli2nsino(3m+3n+l)、bazro3、ktao3组成，其中cam+ltimli2nsino(3m+3n+l)为前驱体。
2.根据权利要求1所述的一种介电陶瓷材料，其特征在于，所述介电陶瓷材料的化学组成为xcam+ltimli2nsino(3m+3n+l)-ybazro3-zktao3；其中x+y+z＝1，x＝0.75～0.92，y＝0.05～0.20，z＝0.03～0.06；其中m+n+l＝1,m＝0.72～0.85，n＝0.12～0.25，l＝0.01～0.03。
3.根据权利要求1～2任意一项所述的一种介电陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种介电陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述第一次球磨的研磨转速为120～180rpm，球磨时间为8～12h；第一次研磨物料、氧化锆球体、去离子水的重量比为1:2:2。
5.根据权利要求3所述的一种介电陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述预烧升温速度为5℃/min，预烧温度范围为1100℃～1200℃，达到目标温度后，保温3.5...
【专利技术属性】
技术研发人员：石越，沈鑫，
申请(专利权)人：无锡工艺职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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