[发明专利]一种高调谐率钛酸钡基介质陶瓷材料及其制备方法

说明书

本发明属于陶瓷材料技术领域，公开了一种高调谐率钛酸钡基介质陶瓷材料及其制备方法，采用SnO₂掺杂对BaTiO₃进行改性；以BaCO₃、TiO₂、SnO₂为原料，目标合成物为BaTi_1‑xSn_xO₃，其中x＝0.12～0.15；制备时先按照化学计量比配比原料，并与一定比例的锆球、去离子水进行球磨，再将球磨过后的浆料烘干、过筛以及预合成；所得粉料添加粘结剂进行造粒之后过筛，压制成生坯；生坯在空气气氛下烧结成瓷。通过该方法制备出的BaTiO₃基介质陶瓷材料，介电常数ε_r为10929～23719，调谐率为64.3％～89.9％，介电损耗为0.00447～0.02444；具有较高的介电常数，较低的介电损耗及优异的调谐率，应用前景广泛。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，具体来说，是涉及一种功能陶瓷材料及其制备方法。

技术背景

电子信息技术迅猛发展对宽调谐范围、低插损调谐介质器件的需求日益迫切，该类器件的容量随偏压非线性变化，用在微波电路中可实现对信号相位、频率或幅度的调控，其响应速度快、成本低，且功率承载能力强，在移动通信、卫星系统等民用和军事领域具有广泛应用前景。此类器件需要高品质调谐介质陶瓷材料作为支撑，调谐率和介电损耗是评价其性能的关键参数，目前难以实现两者的协同优化。

BaTiO₃因具有较高介电常数、较低介电损耗成为当前应用最广泛的MLCC用原材料。然而，目前大多数研究集中于BaTiO₃在的宽温稳定性和抗还原特性，对其调谐性能的研究较少。因此，研发出高调谐率、低介电损耗的BaTiO₃能基介电调谐介质陶瓷材料，对调谐介质器件的发展至关重要。

发明内容

本发明旨在改善BaTiO₃基介质陶瓷材料的介电调谐性能，提供了一种高调谐率钛酸钡基介质陶瓷材料及其制备方法，具有高调谐率、低介电损耗的特点，能够满足实际应用需求。

本发明通过以下的技术方案予以实现：

根据本发明的一个方面，提供了一种高调谐率钛酸钡基介质陶瓷材料，采用SnO₂掺杂对BaTiO₃进行改性得到，其化学式为BaTi_1-xSn_xO₃，0.12≤x≤0.15。

进一步地，其调谐率为64.3％～89.9％，介电损耗为0.00447～0.02444。

更进一步地，介电常数ε_r为10929～23719。

根据本发明的另一个方面，提供了上述高调谐率钛酸钡基介质陶瓷材料的制备方法，该方法按照以下步骤进行：

(1)将BaCO₃、TiO₂、SnO₂按照化学计量比进行配料，将配料样品与去离子水和锆球混合球磨；

(2)将步骤(1)混合球磨后所得原料烘干后，过筛，得到颗粒均匀的粉料；

(3)将步骤(2)所得粉料在1050～1150℃温度下煅烧，预合成BaTi_1-xSn_xO₃粉料；

(4)将步骤(3)所得粉料添加粘结剂进行造粒之后过筛，压制成生坯；

(5)将步骤(4)所得生坯放于马弗炉中，在空气气氛下于1300～1375℃进行烧结，得到最终样品。

进一步地，步骤(1)中的配料样品、去离子水、锆球按照3︰25︰15的质量比混合球磨。