[发明专利]一种(BaNdSmPr)Ti5O14微波陶瓷介质材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微波陶瓷介质材料及其制备方法，尤其涉及一种应用于微波元件的微波陶瓷介质材料及其制备方法。

背景技术

微波介质材料是近30多年来迅速发展起来的新功能电子材料，是微波谐振器、滤波器、微波天线以及双工器等微波元件的关键材料，在移动通信、卫星通信、全球卫星定位系统(GPS)、无线接入、无线局域网(WLA)以及蓝牙技术等现代微波通信技术中有着十分重要的应用。而小型化、高频化、集成化、低成本及环保低辐射等，是微波介质材料未来的发展方向。目前，国内使用的高性能微波介质材料大部分从国外进口，材料价格昂贵。低性能微波介质材料制造的微波元件，在低功率环境时，元件发热正常；而在高功率环境时，元件发热过高，导致元件无法正常使用。这是因为损耗过高，元件Qf值低造成。另外，若微波陶瓷介质材料中含铅Pb、镉Cd、汞Hg、铬Cr⁺⁶等不利于环保的有害元素，阻碍微波介质材料及其元器件的行业发展。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种材料均一、粒度分布均匀、分散性高、成型工艺好、高品质因子，环保的微波陶瓷介质材料；本发明解决的另一技术问题是提供上述微波陶瓷介质材料的制备方法。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：一种(BaNdSmPr)Ti₅O₁₄微波陶瓷介质材料，由主晶相、改性添加剂、烧结助熔剂组成，所述的主晶相结构式BaNd_2X(Sm_(0～1/3)Pr_(0～1/3))_2(1-x)Ti₅O₁₄(0.6≤X≤0.8)，所述的改性添加剂是Bi₂O₃、MnO、CaO、SnO₂中的一种或几种；所述的烧结助熔剂是B₂O₃、SiO₂、ZnO中的一种或几种，主晶相稳定且活性高。

进一步，在上述(BaNdSmPr)Ti₅O₁₄微波陶瓷介质材料中，按摩尔份计，主晶相BaNd_2X(Sm_(0-1/3)Pr_(0-1/3))_2(1-x)Ti₅O₁₄85～95mol％、改性添加剂2.3～14mol％、烧结助熔剂1～7mol％。再进一步：按摩尔份计，所述的改性添加剂组成是Bi₂O₃2～8mol％、MnO0～1mol％、CaO0.1～2mol％、SnO₂0.2～5mol％；烧结助熔剂组成是B₂O₃0～1mol％、SiO₂1～3mol％、ZnO0～3mol％。

上述微波陶瓷介质材料具备材料均一、粒度分布均匀、分散性高、成型工艺好、高品质因子的特性，该微波介质材料不含铅Pb、镉Cd、汞Hg、铬Cr⁺⁶等不利于环保的有害元素，符合环保要求。由这种微波陶瓷介质材料制备各种形状微波元器件，该元器件的瓷体晶粒生长均匀、致密、无杂质和少缺陷。该类元件应用于几个到几十个GHz微波区域，由于微波介质材料介电常数在80～95系列化，温度系数τ_f等于零或接近于零，其品质因素Qf高，其微波元器件在高功率条件下发热低，可正常使用。

本发明要解决的另一技术问题是通过以下技术方案实现的：本发明中涉及到的微波介质材料与现有的生产技术相比，生产工艺过程基本相同，主要区别是采用了快速预烧固相法工艺，获得细晶化主晶相材料，且主晶相稳定且高活性。即将微波陶瓷介质材料放入微波烧结窑或高温遂道长炉中由室温升温到高温区温度，再在高温区保温，最后降温到室温，所述的升温过程是3～5小时，所述的保温过程是2.5～5小时。所述的室温是20±20℃，所述的高温区温度是1050±50℃。

与传统固相法工艺相比，快速预烧过程时间缩短15小时以内，且所得产品颗粒均匀、细晶化，且节约能源。

具体实施方式