[发明专利]一种镁钴锆铌系微波介质陶瓷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于陶瓷制备领域，具体涉及一种镁钴锆铌系微波介质陶瓷，以及以 镁锆铌系微波介质陶瓷为基础，用钴离子取代镁离子，制备高品质因数镁钴锆 铌系微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术

随着微波通信事业的迅猛发展，移动通讯、汽车电话等领域对小型化、高性 能化的微波电路和微波器件的需求日益增加，这就要求不断开发具有更加优越 性能的新型材料。微波介质陶瓷是指在微波频段电路中作为介质材料完成微波 信号处理的一种陶瓷，对于制造更小的器件和提高微波集成电路的封装密度非 常有效。用于制作介质谐振器、滤波器等器件的介质陶瓷，须满足以下条件： 较高的介电常数(ε_r)以实现器件的小型化和提高集成度，较低介电损耗(tanδ) 以提高选频特性，趋近于零的谐振频率温度系数(τ_f)以提高温度稳定性。

具有钨锰铁矿结构的陶瓷化合物MgZrNb₂O₈介质陶瓷得到了较为广泛的关注， 以这种陶瓷化合物为基础的介质材料能较好地满足高介电常数、低介电损耗和 低谐振频率温度系数的要求。印度V.R.K.Murthy报道MgZrNb₂O₈系陶瓷其介电 常数为9.6，品质因数为58500GHz,谐振频率温度系数为-31.5ppm/℃。本发明采 用传统固相法，制备出性能优异的Mg_0.98Co_0.02ZrNb₂O₈微波介质陶瓷，其介电常数 为25.1803，品质因数达70709.3GHz，谐振频率温度系数为-46.0968ppm/℃，烧 结温度为1260℃。

发明内容

本发明的目的是为进一步提高镁锆铌(MgZrNb₂O₈)系微波介质陶瓷的微波介 电性能，以MgO、CoCO₃、ZrO₂、Nb₂O₅为主要原料，制备出一种具有优越微波介电 性能的新型镁钴锆铌系微波介质陶瓷。

本发明的一个技术方案是一种镁钴锆铌系微波介质陶瓷，其组成为 Mg_1-xCo_xZrNb₂O₈,其中0.02≤x≤0.10。

本发明的另一个技术方案是一种上述镁钴锆铌系微波介质陶瓷制备方法，包 括以下步骤：

(1)、将MgO、CoCO₃、ZrO₂、Nb₂O₅原料，按化学式Mg_1-xCo_xZrNb₂O₈，其中0.02≤x≤0.10 组成进行配料，将粉料放入球磨罐中，加入去离子水与氧化锆球，在球磨机上 球磨6小时，得到球磨后粉料；

(2)、将上述步骤(1)中球磨后粉料置于110℃温度干燥箱中烘干，待原料干燥 后，过40目筛，获得颗粒均匀的干燥粉料；

(3)、将上述步骤(2)中干燥粉料装入坩埚后置于高温炉中，在1100℃预烧2 小时，得到预烧粉料；

(4)、在上述步骤(3)中预烧粉料放入球磨罐中，加入去离子水与氧化锆球，在 球磨机上二次球磨6小时，并于110℃温度干燥箱中烘干；烘干后在陶瓷粉料中 外加8％重量百分比的石蜡进行造粒，过60目筛，再用粉末压片机压制成型为坯 体；

(5)、将上述步骤(4)中坯体于1220-1280℃烧结，保温4小时，制得镁钴锆铌系 微波介质陶瓷。

所述步骤(1)中MgO、CoCO₃、ZrO₂、Nb₂O₅原料的质量纯度均大于99.9％。

所述步骤(1)中原料、去离子水与氧化锆球的质量比为2:16:15。

所述步骤(4)中预烧粉料、去离子水与氧化锆球的质量比为2:16:15。

所述步骤(1)、步骤(4)中的球磨机为行星式球磨机。

所述步骤(1)化学式Mg_1-xCo_xZrNb₂O₈中x取值为0.02。

所述步骤(4)中粉末压片机的压力为6Mpa。

所述步骤(4)中坯体直径为10mm，厚度为5mm。