[发明专利]一种温度稳定的芯-壳结构微波介质陶瓷的制备方法

说明书

一种温度稳定的芯‑壳结构微波介质陶瓷的制备方法，涉及微波介质陶瓷领域，本发明利用聚乙烯醇作为前驱体，使Li₂CO₃、H₃BO₃和正硅酸乙酯负载在聚乙烯醇上，在生坯烧结过程中，锆酸钙陶瓷颗粒表面包覆的聚乙烯醇受热氧化分解，其碳氢链上负载的Li₂O、B₂O₃、SiO₂前驱体受热分解，形成以锆酸钙为芯、Li₂O‑B₂O₃‑SiO₂玻璃相壳的芯‑壳结构，在Li₂O‑B₂O₃‑SiO₂玻璃相壳的协助下，完成CaZrO₃陶瓷的致密化。采用本专利的工艺方法，可显著减少Li₂O‑B₂O₃‑SiO₂的加入量，同时，改善了低温烧结CaZrO₃陶瓷的微观结构，从而保持了其优良的微波介电性能。

技术领域

本发明涉及微波介质陶瓷领域，具体涉及一种温度稳定的芯-壳结构微波介质陶瓷的制备方法。

背景技术

微波介质陶瓷主要用于用作谐振器、滤波器、介质天线、介质导波回路等微波元器件。可用于移动通讯、卫星通讯和军用雷达等方面。随着科学技术日新月异的发展，通信信息量的迅猛增加，以及人们对无线通信的要求，使用卫星通讯和卫星直播电视等微波通信系统己成为当前通信技术发展的必然趋势。微波介质陶瓷在原来微波铁氧体的基础上，对配方和制作工艺都进行了大幅的升级换代，使之具有高介电常数、低微波损耗、温度系数小等优良性能。

锆酸钙具有钙铁矿结构，由于其具有低损耗、高的介电常数，可用于微波条件下的电容器及介质谐振器。在传统固相合成工艺下，锆酸钙的介电常数 ε_r 约为30，在频率f为5.6GHz 时的品质因数Q∙f约为16800 GHz，谐振频率温度系数τ_f = -26.5 ppm/℃ 。然而，CaZrO₃的烧结温度通常在1550℃以上，远高于 Ag (960℃)或Cu (1084℃)的熔点，不能实现电极共烧，温度不稳定。专利申请号为201310275101.5的发明专利利用添加淬冷法，制备Li₂O-B₂O₃-SiO₂玻璃粉作为烧结助剂，有效地将CaZrO₃的烧结温度降低至950℃以下，然而，在该专利中玻璃粉以固相方式添加，存在着玻璃粉添加量大（达到CaZrO₃陶瓷基体质量分数的3~12%）、玻璃粉与基体陶瓷粉难以混合均匀等问题，导致低烧陶瓷的品质因数Q∙f显著恶化（3237~10196GHz）。

发明内容

本发明的目的是提供一种温度稳定的芯-壳结构微波介质陶瓷的制备方法。

本发明所采用的技术方案为：一种温度稳定的芯-壳结构微波介质陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

（1）、按照y：x：1：4的质量比，依次称取聚乙烯醇、Li₂CO₃、H₃BO₃和正硅酸乙酯，然后将称取的Li₂CO₃、H₃BO₃溶解于100mL去离子水中，形成溶液；将溶液加热至80~95℃，并在加热的条件下加入称取的聚乙烯醇和正硅酸乙酯，加热60min，制成溶胶，备用；其中，x=2.4~3.6，y=0.8~1.6；