[发明专利]一种低损耗高稳定磷基微波介质陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种低损耗高稳定磷基微波介质陶瓷及其制备方法和应用，本发明将Li₂CO₃、NiO、NH₄H₂PO₄原料按化学式LiNiPO₄的化学计量比进行配料，球磨、烘干、过筛，再于700℃煅烧4小时；再将煅烧后的陶瓷粉料与适量的谐振频率温度系数调节剂TiO₂放入球磨罐中，然后球磨、烘干、造粒、过筛后，用粉末压片机下将粉末压成生坯；将生坯在750～900℃烧结，保温2小时，制得新型低损耗高热稳定性磷基微波介质陶瓷，本发明的制备工艺简单，过程无污染，得到了新型磷基微波介质陶瓷，改善了谐振频率温度系数，是一种很有前途的新型低损耗高热稳定性微波陶瓷材料。

技术领域

本发明涉及陶瓷组合物技术领域，特别是涉及一种低损耗高稳定磷基微波介质陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

近几年来，随着无线通讯产业的飞速发展，微波电路的载波频率增加到微波频段，对于选频特性较好的低损耗微波介质材料的需求在不断地上升；同时为了保证微波元器件在不同环境下稳定工作的要求，开发新型的具有较高温度稳定性的微波介质材料也变得越来越迫切。为了让微波介质材料在实际应用中兼具低损耗和高可靠性两方面的特点，研究开发新型的低损耗高热稳定性微波介质陶瓷成为今后材料领域的一个重要方向。

磷基微波介质陶瓷是近年来研究开发的新型微波介质陶瓷，具有较好的微波介电性能。如2010年首次报道出的LiMgPO₄微波介质陶瓷，其介电常数为6.6，Q×f值为79100GHz，谐振频率温度系数为-55ppm/℃。这种材料在实际应用中存在着一些缺点，即其谐振频率温度系数为一个较大的负值，因此该材料的工作情况容易受外界环境的影响。研究者利用TiO₂对其谐振频率温度系数进行了调节：介电常数为10，Q×f值为26900GHz，谐振频率温度系数为+1.2ppm/℃，其值处在0附近，满足了实际生产应用的需要，当然不可避免地对其它性能有一定程度的影响。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供种新型低损耗高稳定磷基微波介质陶瓷及其制备方法和应用。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种低损耗高稳定磷基微波介质陶瓷及其制备方法，包括以下步骤：

步骤1，以Li₂CO₃、NiO、NH₄H₂PO₄为原料，按LiNiPO₄的化学计量比首先进行称量配料，即Li₂CO₃、NiO、NH₄H₂PO₄的摩尔比为1:2:2，将原料、无水乙醇、磨球加入到聚酯罐中，在球磨机上球磨1-3小时，烘干，过筛，得到混合粉料；

步骤2，将步骤1得到的混合粉料放入坩埚中，自室温20-25℃以3-5℃/min的速度升温到600-800℃煅烧3-5小时后随炉冷却，得到陶瓷粉料；

步骤3，将步骤2得到的陶瓷粉料与体积分数为12％-15％的谐振频率温度系数调节剂TiO₂放入聚酯罐中，即TiO₂与所述陶瓷粉料的体积比为(0.12-0.15)：1，加入无水乙醇和氧化锆球，在球磨机上球磨6-9小时；烘干、造粒、过筛，利用粉末压片机成型为坯体；

步骤4，将步骤3得到的坯体自室温20-25℃以每分钟3-5℃的速度升温至750～900℃烧结，保温2小时后随炉冷却，制得新型低损耗高热稳定性磷基微波介质陶瓷。

优选的，所述步骤1中原料、无水乙醇、磨球的质量比为(1-3):(15-17):(10-20).