[发明专利]具有高品质因数的微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，尤其涉及一种以Mg_1.6Ti_1.2O₄为化学式的具有低损耗、高品质因数的微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

近十几年微波通讯技术的发展，特别是移动通讯与卫星通讯技术的迅速发展，传统的金属腔谐振器已不能满足应用的需求，市场对应用于介质谐振器、介质滤波器等新型微波元器件的微波介质陶瓷的需求日益旺盛。微波介质陶瓷材料的基本要求是：合适的介电常数、较低的介质损耗(较高的品质因数Q值)及较小的频率温度系数。

随着陶瓷材料的不断发展，为满足不同应用，各种性能优异的新材料不断涌现。MgO-TiO₂系陶瓷材料以其优异的介电性能受到了各国研究者的广泛关注。Mg_1.6Ti_1.2O₄微波介质陶瓷材料的介电性能国内外还未见报道。

发明内容

本发明的目的，是为了适应电子信息技术不断向高频化和数字化方向发展的需要，以MgO和TiO₂为原料，通过简单固相法制备一种具有高品质因数的Mg_1.6Ti_1.2O₄微波介质陶瓷材料。

本发明通过如下技术方案予以实现。

以MgO和TiO₂为原料，目标合成物表达式为Mg_1.6Ti_1.2O₄。

具体制备方法如下：

（1）将MgO,TiO₂按化学计量式Mg_1.6Ti_1.2O₄进行配料；将粉料放入聚酯罐中，加入去离子水和锆球后，球磨4～24小时；

（2）将步骤（1）球磨后的原料放入干燥箱中，于100～120℃烘干，然后过40目筛；

（3）烘干、过筛后的粉料放入中温炉中，于900～1150℃预烧，保温2～8小时；

（4）将步骤（3）预烧后的粉料外加质量百分比为8%～10%的石蜡作为粘合剂进行造粒，过80目筛，用粉末压片机以4～8MPa的压力制成生坯；

（5）将步骤（4）的生坯于1325℃-1425℃烧结，保温2～8小时，制成具有高品质因数的微波介质陶瓷。

所述步骤（1）采用行星式球磨机进行球磨，球磨机转速为600转/分。

所述步骤（1）的粉料与去离子水和锆球的质量比为1︰1︰1。

所述步骤（4）的生坯直径为10mm，厚度为5mm。

所述步骤（5）优选的烧结温度为1400℃。

本发明以MgO和TiO₂为原料，通过简单固相法制备了一种新型的具有高品质因数的微波介质陶瓷材料Mg_1.6Ti_1.2O₄。其介电常数ε_r为15.9～16.6，品质因数Q×f为149000～156000GHz，谐振频率温度系数τ_f为-42～-52×10^-6/℃。本发明省去了粉料的二次球磨，简化了材料的制备工艺，节省了制作成本。

具体实施方式

本发明以MgO（分析纯）和TiO₂（分析纯）为初始原料，通过简单固相法制备微波介质陶瓷。具体实施步骤如下：

1.将MgO和TiO₂按Mg_1.6Ti_1.2O₄化学计量比进行配料，原料配比为：4.0213gMgO、5.9788gTiO₂。将约10g的混合粉料放入聚酯罐中，加入200ml去离子水，加入150g的锆球后，在行星式球磨机上球磨12小时，球磨机转速为600转/分；

2.将球磨后的原料置于干燥箱中，于100～120℃烘干，而后过40目筛；

3.烘干过筛后的粉料放入中温炉，于900～1150℃预烧，保温4小时；

4.预烧后的粉料加入质量百分含量为8%的石蜡粘合剂进行造粒，过80目筛后，用粉末压片机在4MPa的压力下将粉末压成直径为10mm，厚度为约5mm的生坯；

5.将生坯在1325～1425℃烧结，保温4小时，制成具有高品质因数的微波介质陶瓷。

通过网络分析仪测试所得制品的微波特性。