[发明专利]一种高热导微波体衰减陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高热导微波体衰减陶瓷材料及其制备方法，所述微波体衰减陶瓷材料包括80～95wt.%的氮化铝和1～15wt.%的酚醛树脂，其中，所述氮化铝为陶瓷介质相，所述酚醛树脂为微波衰减相。本发明的微波体衰减陶瓷材料能够在保证足够衰减量的同时，提高材料整体的导热性能和高温稳定性能。

技术领域

本发明属于氮化物陶瓷领域，具体涉及一种用于微波真空电子器件的微波体衰减材料及其制备方法。

背景技术

在微波真空电子器件中，需要使用到微波体衰减材料，来吸收非设计模式的波和消除边带振荡，从而保证器件的精准运行。该材料需要在保证足够的衰减量后，还需要拥有良好的导热性能和高温稳定性能。因为电磁波在被微波衰减材料吸收之后，将会转化为热能，良好的导热性能能够保证材料将热量及时地散发出去，从而维持器件的正常运行。而高温稳定性能则能够保证微波衰减材料长久有效地工作，这两点对于大功率的微波真空电子器件尤为重要。目前国内的微波衰减材料主要以多孔氧化铝、氧化铍为介质相，通过渗碳制备而成渗碳多孔衰减瓷；还有以氧化铝、氧化铍为介质相，添加二氧化钛或金属粉末；以及最近十年左右出现的以氮化铝为介质相，加入碳化硅制备而成的衰减瓷。上述材料如氧化铝基的微波衰减瓷，其热导率较低，在较大功率器件使用中，容易烧毁；氧化铍则因为有毒而逐渐被限制使用；氮化铝-碳化硅复相衰减瓷虽然在热导率上有明显提高，但是由于烧结时材料之间固溶的特点，其热导率相比于国外的衰减瓷还有一段差距，在大功率器件中的使用依然受到了限制。专利文献CN102515773A公开了一种氮化铝-碳化硅(纳米碳管)复相衰减瓷，然而，一方面，碳化硅含量低时，在高频率波段衰减很小，而含量升高之后，虽然衰减能力提高，但是热导率下降严重，并且材料体系烧结温度高。而另一方面，纳米碳管在陶瓷浆料中的分散问题难以得到解决，在很多文献中都表现出了团聚行为，不利于材料的力学性能和导热性能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有微波体衰减材料存在的问题，尤其是因为导热性能较差而在大功率微波真空电子器件中应用受到限制的问题，提供一种具有高热导、良好衰减性能、无毒无害的微波体衰减材料及其制备方法。

在此，本发明提供一种微波体衰减陶瓷材料，所述微波体衰减陶瓷材料包括80～95wt.％的氮化铝、1～15wt.％的酚醛树脂，其中，所述氮化铝为陶瓷介质相，所述酚醛树脂为微波衰减相。

本发明中，使用氮化铝作为高热导介质相，使用酚醛树脂替代其他会引起热导率急剧下降的相作为衰减相，制备复合微波体衰减陶瓷。酚醛树脂具有残碳率高的优点，使用酚醛树脂热解后的残余碳作为微波衰减相，所引入的碳以碳膜形式存在于氮化铝相之间，分布更加均匀，具有良好的衰减性能。本发明的微波体衰减陶瓷材料能够在保证足够衰减量的同时，提高材料整体的导热性能和高温稳定性能。

较佳地，所述微波体衰减陶瓷材料还包括1～10wt.％的烧结助剂，所述烧结助剂选自氧化镁、氧化钙、氧化铝、氟化钙、氧化钇、氟化钇、镧系金属氧化物或氟化物中的至少一种。

较佳地，所述氮化铝的粒径在1μm以下。

本发明还提供一种上述微波体衰减陶瓷材料的制备方法，包括：

将氮化铝、酚醛树脂溶液以及烧结助剂混合、成型后得到预制体；

将所述预制体于1600～2050℃进行烧结，得到所述微波体衰减陶瓷材料。