本发明专利技术涉及一种掺杂改性的复合钙钛矿型微波介质陶瓷Ba(Co,Nb)O3及其制备方法。该微波介质陶瓷是用R4+（R4+=Si4+、Sn4+和Zr4+中的至少一种）掺杂改性的Ba(Co,Nb)O3陶瓷，采用高温固相法在1320～1460℃温度下合成，各组分以氧化物计摩尔配比为：n(BaO):n(CoO):n(Nb2O5):n(RO2)=3:(1+x)(1-y):(1-y):y，其中x=0.01~0.05，y=0.01~0.1。该介质陶瓷的介电常数为30~40，品质因子Qf可达1.1×105～1.3×105，谐振频率温度系数τf绝对值在30ppm/℃以下。本发明专利技术的微波介质陶瓷主要用作滤波器、谐振器等微波通信中的电子器件。
【技术实现步骤摘要】
掺杂改性的复合钙钛矿型微波介质陶瓷Ba (Co, Nb) O3及其制备方法
本专利技术涉及微波介质陶瓷
，更具体地，涉及一种R4+ (R=Si4+, Sn4+和Zr4+中的至少一种)掺杂改性的复合钙钛矿型微波介质陶瓷Ba (Co, Nb) O3及其制备方法。
技术介绍
随着现代移动通信和卫星通信的发展，尤其是在雷达、汽车电话、无绳电话、GPS天线等方面谐振器、滤波器、介质天线等微波器件具有广泛的应用，使得设计者把目标集中在微波介质陶瓷的尺寸小型化和介电性能的提高，这就要求微波介质陶瓷具备高介电常数、高Q值、近零的谐振频率温度系数。滤波器的Q值与集成滤波器的插入损耗直接相关，进而与3G、4G通信中的误码率密切相关，从而影响微波通信的质量与效果。微波介质陶瓷材料Ba(Co1/3Nb2/3)03具有优异的介电性能，尤其是高的Qf值，其主要应用于微波高频段(-86ΗΖ)领域。但是，微波介质陶瓷材料Ba(Co1/3Nb2/3)03的烧结温度过高(例如超过1400°C)，某些组分如CoO有少量挥发，导致难以控制其化学组成，从而难以获得高性能的陶瓷材料。即使控制微波介质陶瓷材料Ba(Co1/3Nb2/3)03为化学计量比使其微波介电性能达到最佳，但是其品质因子Qf仅为66500GHz。由此该微波介电陶瓷材料仍然难以满足当前微波通讯发展的需要。因此，本专利技术需要一种具有合适的介电常数、高Q值的微波介电陶瓷材料，使得其满足当前微波通讯发展的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高Q值的微波介质陶瓷材料Ba (Co, Nb) 03。本专利技术的进一步目的是提供一种品质因子Qf > 1.1父105，介电常数为30~40且谐振频率温度系数τ f绝对值在30ppm/°C以下的微波介质陶瓷材料Ba (Co, Nb) 03。本专利技术的再一个目的是提供上述微波介质陶瓷Ba (Co，Nb) O3的制备方法。本专利技术通过调节制备陶瓷材料Ba (Co, Nb) O3的原料的组成,进一步通过掺杂合适量的R4+ (R=Si4+, Sn4+和Zr4+中的至少一种)，获得高品质因子Q、介电常数为30~40且谐振频率温度系数τ f绝对值小于30ppm/°C的微波介质陶瓷。具体地，本专利技术是通过如下技术方案来实现本专利技术的上述目的。根据本专利技术的一个方面，提供一种复合钙钛矿结构的微波介质陶瓷，其是R4+掺杂改性的Ba (Co，Nb) O3陶瓷，其中各组分以氧化物计的摩尔比为n (BaO): n (CoO): n (Nb2O5):η(RO2) =3: (1+χ) (1-y): (1-y): y, χ=0.01 ~0.05, y=0.01 ~0.1，并且 R4+=Si4+> Sn4+、Zr4+ 中的至少一种。根据本专利技术的另一个方面，提供一种制备上述微波介质陶瓷的方法，包括:a)按所述的组成称取原料，将称取的原料混合一起并且球磨8~20小时，然后烘干；b)将烘干的原料在1000~1200°C下预煅烧处理，将预煅烧后的粉料随炉冷却；c)将冷却后的粉料进行二次球磨，烘干，然后加入粘结剂，研磨造粒，压片成型；d)将成型的生坯以3-5°C /分钟的升温速率在1320~1460°C范围内的温度下，经8~16小时保温烧结成陶瓷体，然后随炉冷却。本专利技术通过添加适量过量的CoO，以防止因高温合成过程中组分挥发而导致的损失。此外，同时选择掺杂剂RO2进行掺杂改性。R4+进入钙钛矿(ABO3)的B位，对B位离子的平均离子半径进行调节，使得其由原来的立方无序结构转变为六方有序结构，而且复合钙钛矿结构B位原子有序排列一定程度决定了材料的Q值，从而影响陶瓷材料的整体性能。因此，与具有相同或相当介电常数的其它微波介质陶瓷相比，本专利技术的微波介质陶瓷的品质因子更高，其品质因子Qf大于1.1 X IO5,并且介电常数为30-40，其适于用作在7-9GHZ微波频率范围的微波介质陶瓷。此外，本专利技术的微波介质陶瓷的制备工艺简单，易于控制，并且无毒、对环境无污染。【附图说明】图1是根据本专利技术实施例1-4以及比较例1-2所制备的R4+掺杂改性的微波介质陶瓷Ba(Co，Nb)03的XRD图谱，其中(a)- (d)分别是实施例1_4所制备的微波介质陶瓷的XRD图谱，Ce)是比较例I或2所制备的微波介质陶瓷的XRD图谱。【具体实施方式】以下进一步详细地描述根据本专利技术的实施方式，但是本专利技术的技术方案并不限定于这些具体的实施方式。根据本专利技术的一个方面，提供一种复合钙钛矿结构的微波介质陶瓷，其是R4+掺杂改性的Ba (Co，Nb) O3陶瓷，其中各组分以氧化物计的摩尔比为n (BaO): n (CoO): n (Nb2O5):η(RO2) =3: (1+χ) (1-y): (1-y): y, χ=0.01 ~0.05, y=0.01 ~0.1，并且 R4+=Si4+> Sn4+、Zr4+ 中的至少一种。优选地，根据本专利技术的微波介质陶瓷具有30-40范围内的介电常数，更优选为30-38范围内的介电常数。进一步优选根据本专利技术的微波介质陶瓷具有大约1.1XlO5的品质因子，更优选具有1.1XlO5~1.3Χ105范围内的品质因子。进一步优选地根据本专利技术的微波介质陶瓷具有在30ppm/°C以下的谐振频率温度系数τ f绝对值，更优选具有在20ppm/°C以下，最优选为15ppm/°C以下的谐振频率温度系数τ f绝对值，。根据本专利技术优选的实施方式，所述的微波介质陶瓷的组成为:χ=0.Ο1~Ο.03。优选y=0.01 ~0.05。进一步优选为 x=0.01, y=0.01 ；x=0.03, y=0.05 ；x=0.05, y=0.1 ;或者 x=0.03,y=0.05。最优选为 x=0.01，y=0.01，且 R4+ 为 Zr4+ ；x=0.03，y=0.05，且 R4+ 为 Si4+ ；x=0.05，y=0.1，且 R4+ 为 Sn4+ ;或者 x=0.03，y=0.05，且 R4+ 为 Zr4+。根据本专利技术的优选实施方式，掺杂的金属离子R4+为选自Si4+、Sn4+和Zr4+中的至少一种，特别优选为选自Si4+、Sn4+和Zr4+中的一种。根据本专利技术的第二方面，提供一种制备上述微波介质陶瓷的方法，包括a)按所述的组成称取原料，将称取的原料混合一起并且球磨8~20小时，然后烘干；b)将烘干的原料在1000~1200°C下预煅烧处理，将预煅烧后的粉料随炉冷却；c)将冷却后的粉料进行二次球磨，烘干，然后加入粘结剂，研磨造粒，压片成型；d)将成型的生坯以3-5°C /分钟的升温速率在1320~1460°C范围内的温度下，经8~16小时保温烧结成陶瓷体，然后随炉冷却。根据本专利技术的优选实施方式，在上述合成方法中所使用的原料优选是经过加热后分解成为相应的氧化物形式的原料，优选为元素钡、钴、铌和R的氧化物、碳酸盐、硝酸盐或者氢氧化物。进一步优选所述原料为BaC03、CoO、Nb2O5和R02。根据本专利技术的优选实施方式，在步骤a)中采用行星式湿法球磨，加入去离子水和玛瑙球进行球磨，其中粉料:水:玛瑙球的质量比为1:广2:1~3，球磨时间为4~8小时。根据本专利技术的优选实施方式，在步骤b)中的预煅烧处理以2本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种复合钙钛矿结构的微波介质陶瓷，其是R4+掺杂改性的Ba(Co,Nb)O3陶瓷，其中各组分以氧化物计摩尔比为n(BaO):n(CoO):n(Nb2O5):n(RO2)=3:(1+x)(1?y):(1?y):y，x=0.01~0.05，y=0.01~0.1，并且R4+=Si4+、Sn4+和Zr4+中的至少一种。
【技术特征摘要】
1.一种复合钙钛矿结构的微波介质陶瓷，其是R4+掺杂改性的Ba (Co，Nb)03陶瓷，其中各组分以氧化物计摩尔比为 n (BaO):n (CoO):n (Nb2O5):n (RO2) =3: (1+χ) (1-y): (1-y):y,x=0.Ο1-Ο.05，y=0.Ο1-Ο.1，并且 R4+=Si4+' Sn4+ 和 Zr4+ 中的至少一种。2.根据权利要求1所述的微波介质陶瓷，其中，该微波介质陶瓷的介电常数为30-40，品质因子为1.1XlO5~1.3Χ105。3.根据权利要求1或2所述的微波介质陶瓷，其中，χ=0.Ο1-Ο.03，y=0.θ1-θ.05。4.根据权利要求1-3中任一项所述的微波介质陶瓷，其中，χ=0.01，尸0.01，且R4+为Zr4+ ；χ=0.03，y=0.05，且 R4+为 Si4+;χ=0.05，y=0.1，且 R4+为 Sn4+;或者 x=0.03，y=0.05，且R4+ 为 Zr4+。5.一种制备权利要求1-4中任一项所述的微波介质陶瓷的方法，包括: a)按权利要求1所述的组成称取原料，将称取的原料混合一起并且球磨8~20小时，然后烘干； b)将烘干的原料在1...
【专利技术属性】
技术研发人员：韩巍，蒋建新，吕开明，殷旺，孙廷伟，王哲飞，龚志杰，
申请(专利权)人：深圳市国华新材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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