[发明专利]采用退火方法制备高品质因数钛酸镁微波介质陶瓷

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，尤其涉及一种采用退火方法提高MgTiO₃品质因数Q值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。MgTiO₃陶瓷系列陶瓷材料由于具有较高的品质因数，并且原料丰富、成本低廉，受到了广泛的关注。但为了满足微波应用的要求，研究提高材料Q值的方法具有重要的意义和价值。

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，提供一种以MgO和TiO₂为原料，通过简单固相法制备MgTiO₃微波介质陶瓷材料，并通过退火的方法提高它的品质因数Q值。

本发明通过如下技术方案予以实现。

采用退火方法制备高品质因数钛酸镁微波介质陶瓷，目标合成物表达式为MgTiO₃,；

该高品质因数钛酸镁微波介质陶瓷的制备方法，具有如下步骤：

(1)将原料MgO和TiO₂按化学计量式MgTiO₃进行配料；将粉料放入聚酯罐中，加入去离子水和锆球后，在行星式球磨机上球磨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)将步骤(2)烘干、过筛后的粉料放入中温炉中，于850～1000℃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6％～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1250℃-1450℃烧结，保温2～8小时，制得钛酸镁微波介质陶瓷；

(6)将步骤(5)的钛酸镁微波介质陶瓷于1100℃～1250℃下退火，保温2～14h，制得高品质因数的钛酸镁微波介质陶瓷；

所述步骤(1)采用行星式球磨机进行球磨，球磨机转速为400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)的生坯为直径10mm厚度5mm的原片形状。

所述步骤(5)的烧结温度为1350℃。

所述步骤(6)的退火温度为1200℃。

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微波介质陶瓷材料MgTiO₃，再通过退火的方法提高它的品质因数Q值。其介电常数ε_r为17.3～17.9，品质因数Q×f为240000～270000GHz，谐振频率温度系数τ_f为-41～-55×10^-6/℃的。该制备方法极大地提高了MgTiO₃微波介质陶瓷材料的品质因数Q值。

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。具体实施方案如下：

1.MgO和TiO₂按MgTiO₃化学计量比进行配料，原料配比为：3.3530g MgO、6.6470gTiO₂。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，转速为400转/分；

2.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℃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；将生坯在1350℃烧结，保温4小时，制得钛酸镁微波介质陶瓷。

5.将烧结后的钛酸镁微波介质陶瓷于1150℃～1200℃下退火，保温6～10h，制得高品质因数的钛酸镁微波介质陶瓷。