【技术实现步骤摘要】
本申请涉及微波介电可调领域，特别是涉及一种基于复合调控降低介电常数的钛酸锶钡基微波介电可调复合陶瓷材料的制备方法及其产品。
技术介绍
1、基于微波技术的新一代移动通信的快速发展（如全球定位系统（gps）、汽载蓝牙模块、人工智能等）导致对微波器件的需求相当迫切。它们要求电子系统的组装朝着小型化、集成化方向发展，因此要求电子元器件的尺寸必须减小。采用高介电常数的微波介电陶瓷代替微波器件中传统的空腔谐振器，可以极大降低腔体的体积。但是高的介电常数往往伴随着高的介电损耗。为了满足当今通信技术的发展，需要具有中等介电常数（er<500）和较高品质因数的微波介电陶瓷材料。在所有微波介电陶瓷中可调谐微波介电陶瓷表现出介电常数随电场的变化而变化，其最大优势还在于其频率、相位或功率等参数可以按需调节，这种灵活性在通信系统、雷达系统以及测试设备中尤为重要。
2、目前，由于环境友好型发展，极大的限制了铅基陶瓷的使用，无铅abo3钙钛矿结构的钛酸锶钡(ba1- xsr x)tio3，简写为bst）微波介电可调陶瓷因其出色的功率处理能力、更快的响应时间和更低的介电损耗，被业界认为是替代铅基微波介电陶瓷材料的首选材料之一。然而，bst陶瓷材料较高的介电常数（1098-7200）增加了信号传输损耗并导致信号传输延迟，从而限制了实际应用。
3、尖晶石结构氧化物是作为半导体材料的重点使用材料，广泛应用于电子陶瓷、微波通信和光催化等领域。在众多尖晶石氧化物材
4、总之，在实际应用中期望微波介电陶瓷同时具有适中的介电常数、高的q值和一定的可调谐性，以便于开发出满足微波通信的无铅微波介电可调陶瓷材料。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有材料的不足，提供一种基于复合调控降低介电常数的钛酸锶钡基微波介电可调复合陶瓷材料的制备方法，在钛酸锶钡基陶瓷材料中，通过复合mg2+和mn4+取代bst中b位的ti4+，从而实现bst基微波介电复合陶瓷介电常数的降低，并且保留bst基陶瓷的可调谐性，以促进无铅微波介电可调陶瓷的发展。本专利技术的另一目的在于提供利用上述制备方法制得的产品。
2、本专利技术的目的通过以下方案给予实现：
3、本专利技术提供的一种基于复合调控降低介电常数的钛酸锶钡基微波介电可调复合陶瓷材料的制备方法，所述陶瓷材料的化学式为(1- x)ba0.5sr0.5tio3- xmg2mno4，其中15≤ x≤45wt%，以bst50-mm表示；制备方法包括以下步骤：
4、（1）按照上述所述化学式，选择纯度不低于99%的batio3、srtio3、mgo和mno2为原料配料，将所选的原料在80℃下烘干8h，得到干燥的batio3、srtio3、mgo和mno2；
5、（2）根据上述化学式，分别以上述干燥的batio3、srtio3和mgo、mno2为原料称取ba0.5sr0.5tio3和mg2mno4两种初始粉料，以无水乙醇和不同尺寸的氧化锆球作为球磨介质将所述的两种初始粉料分别进行一次球磨处理后，经分别经过烘干、手工研磨和预烧处理，得到ba0.5sr0.5tio3和mg2mno4两种预烧块料；
6、（3）将所述的两种预烧块料分别进行研磨、过筛、二次球磨和烘干，得到ba0.5sr0.5tio3细粉料和mg2mno4细粉料；
7、（4）将所述的ba0.5sr0.5tio3细粉料和mg2mno4细粉料按照质量百分比进行称量得到混合粉料，其中mg2mno4细粉料的用量为15wt%~45wt%；将得到的混合料进行三次球磨后烘干，得到混合均匀的混合料；
8、（5）将所述的混合均匀的混合料内加入粘结剂浓度为5%的聚乙烯醇水溶液进行造粒，其中粘结剂的用量为10~15wt%；经过筛分后得到小颗粒粉料；
9、（6）将所述的小颗粒粉料放入模具中，在6~9mpa下压制成型后得到生坯块；
10、（7）将所述的生坯块在550℃下进行排胶处理后，埋在氧化锆粉中进行高温烧结处理，其中烧结温度为1380℃，保温时间4~6小时，得到bst50-mm复合陶瓷；
11、优选地，步骤（2）中一次球磨处理按照初始粉料：氧化锆球：无水乙醇=1：2.5~4：4的比值条件下进行，球磨时间为12~16h；所述步骤（3）中的二次球磨处理按照初始粉料：氧化锆球：无水乙醇=1：3~5：5的比值条件下进行，球磨时间与一次球磨时间相同；所述步骤（4）中一次球磨处理按照初始粉料：氧化锆球：无水乙醇=1：2.5：3的比值条件下进行，球磨时间为10h。
12、优选地，步骤（2）（3）（4）中烘干温度为80~120℃，烘干时长为24h；所述步骤（2）中预烧处理温度在1200~1350℃温度下进行预烧，并且保温4h。
13、优选地，步骤（6）中压片的压力为6~9mpa，保压时间为0.5~1min。
14、优选地，步骤（7）中排胶处理为550~600℃下保温240~300min，高温烧结的升温速率为3~6℃/min，保温时间为4~6h，降温速率为2~3℃/min。
15、本专利技术利用上述基于复合调控降低介电常数的钛酸锶钡基微波介电可调复合陶瓷材料的制备方法制得的产品，所述微波介电可调复合陶瓷材料具有适中的介电常数，极好的满足了阻抗和大功率使用之间的匹配，还有助于器件小型化、集成化，并且具有较高的q值和一定的可调谐性，无需再加入其他物质就能达到有效降低bst基微波介电陶瓷介电常数的目的。最终实现所述微波介电可调复合陶瓷介电常数最小为275，q值最大为256，可调谐性在21.76~14.51%之间变动。
16、有益效果
17、本专利技术提出的基于复合调控降低介电常数的钛酸锶钡基微波介电可调复合陶瓷材料的制备方法将bst50微波介电可调陶瓷材料的介电常数由2035有效降低至275，实现了bst基复合陶瓷材料在集成化、小型化电子系统中元器件制备领域的应用；证明了尖晶石结构的mg2mno4可以作为一种辅助材料有效降低钙钛矿结构接替材料的介电常数。
18、为了使本专利技术的专利技术目的、技术方案和有益技术效果更加明晰，以下结合实施例对本专利技术进行进一步详细说明。
19、为了简便，本文仅明确的公开了一些数值范围。然而，任意下限可以与任何上限本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于复合调控降低介电常数的钛酸锶钡基微波介电可调复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述微波介电可调复合陶瓷材料的化学式为(1-x)Ba0.5Sr0.5TiO3-xMg2MnO4，其中15≤x≤45wt%，以BST50-MM表示；所述微波介电可调复合陶瓷材料的制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于复合调控降低介电常数的钛酸锶钡基微波介电可调复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中一次球磨处理按照初始粉料：氧化锆球：无水乙醇=1：2.5~4：4的比值条件下进行，球磨时间为12~16h；所述步骤（3）中的二次球磨处理按照初始粉料：氧化锆球：无水乙醇=1：3~5：5的比值条件下进行，球磨时间与一次球磨时间相同；所述步骤（4）中三次球磨处理按照初始粉料：氧化锆球：无水乙醇=1：2.5：3的比值条件下进行，球磨时间为10h。
3.根据权利要求1所述的基于复合调控降低介电常数的钛酸锶钡基微波介电可调复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）（3）（4）中烘干温度为80~120℃，烘干时长为24h；所述步骤（2）中预烧处理温度在
4.根据权利要求1所述的基于复合调控降低介电常数的钛酸锶钡基微波介电可调复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（7）中排胶处理为550~600℃下保温240~300min，高温烧结的升温速率为3~6℃/min，降温速率为2~3℃/min。
5.利用权利要求1~5之一所述的基于复合调控降低介电常数的钛酸锶钡基微波介电可调复合陶瓷材料的制备方法制得的产品。
...【技术特征摘要】
1.一种基于复合调控降低介电常数的钛酸锶钡基微波介电可调复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述微波介电可调复合陶瓷材料的化学式为(1-x)ba0.5sr0.5tio3-xmg2mno4，其中15≤x≤45wt%，以bst50-mm表示；所述微波介电可调复合陶瓷材料的制备方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于复合调控降低介电常数的钛酸锶钡基微波介电可调复合陶瓷材料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中一次球磨处理按照初始粉料：氧化锆球：无水乙醇=1：2.5~4：4的比值条件下进行，球磨时间为12~16h；所述步骤（3）中的二次球磨处理按照初始粉料：氧化锆球：无水乙醇=1：3~5：5的比值条件下进行，球磨时间与一次球磨时间相同；所述步骤（4）中三次球磨处理按照初始粉料：氧化锆球：无水乙...
【专利技术属性】
技术研发人员：张明伟，王佳，任路超，李瑞航，邵鹏超，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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