专利名称：微波陶瓷介质及其制造方法
技术领域：
本发明是关于以成分为特征的陶瓷组合物，更确切地说，是关于一种以Ba(Mg1/3Ta2/3)O3为基料的陶瓷组合物。
背景技术：
随着民用无线通讯技术、卫星广播通信及军事技术的发展，要求微波材料及器件向高频、宽频、大功率、高可靠方向发展，实现微波、毫米波电字线路小型化、轻量化、集成化。因此，开发高性能微波陶瓷介质材料及器件对满足民用及军工电子装备的需要具有极其重要的作用。
国家在“九.五”以及“十.五”期间，对某些领域的微波陶瓷介质材料及其器件进行了重点开发研究。但研究重点主要在中低端材料领域(0.4-8GHZ)，而对于高端材料(8-30GHZ)的研究还非常少。如今，微波陶瓷介质材料及其元器件已广泛应用于民用、军工和电子领域中。对于技术含量较低的民用市场如传呼机、移动通讯及汽车无线电话等，我国已可以通过技术引进的方式来建立生产线，而对于技术含量很高的军工市场如卫星系统、军事电子武器系统等所需的高端材料和器件，国外一直对我国进行技术封锁。
近年来，具有复合钙钛矿型结构的化合物A(B′1/3B″2/3)O3已经在微波高端陶瓷介质材料的应用中占主导作用。在此类化合物中，Ba(Mg1/3Ta2/3)O3(BMT)以其优异的微波性能目前已成为国内外学者研究的重点。但此类材料的烧结温度太高(1600℃以上)，在如此高的温度下烧结会产生许多附加相。严重影响BMT系的微波介点性能。
发明内容
本发明的目的在于打破国外对我国的技术封锁，奋发图强，提供一种降低烧成温度、改善BMT的性能的微波陶瓷介质材料本发明通过下列方案予以实现。
本发明主要由Ba(Mg1/3Ta2/3)O3系化合物组成，并在Mn CO3、Ba WO4以及Ba(CO1/3Nb2/3)O3三种化合物中至少选择一种作为添加剂，三种添加剂的重量百分比含量分别为1.0-5.0％、1.0-6.0％以及1.0-3.0％。
本发明按BaO∶MgO∶Ta2O5的摩尔比为化学计量比3∶1∶1进行配料，在MnCO3、BaWO4及Ba(CO1/3Nb2/3)O3三种添加剂中至少选择一种，其重量百分比含量分别为1.0-5.0％、1.0-6.0％及1.0-3.0％。
本发明的制造方法是采用固相合成工艺。
本发明是将原料以料∶去离子水∶锆球重量比＝1∶1∶5的比例加入尼龙罐，在WL-1型行星式微粒球蘑机上球磨3-6h，出料置于电热干燥箱中120℃烘干后，用高温箱式电炉于1300℃煅烧后合成熔块，再按相同的料水球比球磨6-12h粉碎混合，再次烘干制成陶瓷原粉，加入质量比为6-7％的石蜡作粘结剂造粒，经120-380Mpa单轴模压成生坯，在硅钼棒高温电炉中烧结成瓷。
本发明的熔块煅烧时间为1-3小时。
本发明的烧结成瓷过程是经2-3h升温至300℃，2.5h至550℃，1.5h至950℃，再经2-3h到1460-1480℃保温3-6h。
本发明的有益效果是打破了国外对我国的技术封锁，降低了烧成温度及生产成本、具有良好的工艺稳定性，改善了BMT微波陶瓷介质的性能具体实施方式
本发明采用BaCO3(纯度99.0％，北京市红星化工厂)、MgO(98.0％，天津市汉沽区海中化工厂)、Ta2O5(高纯99.9％，广西九江有色金属冶炼厂)等为初始原料，采用固相合成工艺制备。
按照指定摩尔比称量、配料，以料∶去离子水∶锆球重量比＝1∶1∶5的比例加入尼龙罐，在WL-1型行星式微粒球磨机上球磨3～6h，出料置于电热干燥箱中120℃烘干后，用高温箱式电阻炉于1300℃煅烧1～3h后合成熔块。再按相同的料水球比球磨6～12h粉碎混合，再次烘干制得陶瓷原粉。加入质量比为6～7％的石蜡作粘结剂造粒，经120～380MPa单轴模压而成Φ10～20mm、厚度d为1～5mm的圆片形生坯，在硅钼棒高温电炉中经2～3h升温至300℃，2.5h至550℃，1.5h至950℃，再经2～3h到1460～1480℃保温3～6h烧结成瓷。所得瓷片试样经测量重量、直径和高度等基本参数后，将上、下表面涂覆银浆，在800～840℃烧渗制备电极，随后焊接引线以待测量。
表1是具体实施例的陶瓷化合物的重量百分比含量。
本发明采用HP4278A型LCR测试仪测量试样的电容量C、损耗角正切值tgδ(1MHz)，计算介质材料的介电常数ε。采用Boonton-34A同轴传输线测试系统，测量2GHz以下试样的微波特性(ε、Q、ESR)。用HP8720ES网络分析测试仪(开式腔法)，测量试样在20GHz以下的微波特性(ε、Q)。用ZC36型超高阻微电流测试仪测量绝缘电阻Ri(100VDC)，计算材料的体积电阻率ρv。用GZ-ESPEC公司MC-710P型高低温循环试验箱及电容温度特性测试系统测量试样在不同温度下(如25℃～85℃)的电容量C值，计算电容量的温度系数αc。用Philips XL30型环境扫描电子显微镜(ESEM)对瓷片试样进行微观形貌分析。用Oxford仪器公司INCA型能谱仪(EDS)进行微区成分分析。用日本理学Rigaku公司的D/max-2500型X射线衍射仪(XRD)进行物相结构分析(Cu靶、Kα谱线、Ni滤波片)。
本分明采用HP4278A型和HP4285A型测试仪测试试样的介电常数ε和损耗tgδ，测试频率为1MHz，测试夹具为HP16334A。温度系数也以电容量温度系数αc测试为主，通过一定的计算公式可以换算得出介电常数温度系数αε和谐振频率温度系数τf。
表2是本发明具体实施例的介电性能的测试结果。
本发明可广泛用于各种介质谐振器、滤波器等微波器件的制造，可满足移动通信、电缆电视、卫星通信、导航、定位、雷达、制导等系统应用的技术需要。
表1陶瓷化合物的重量百分比含量(wt.％)
表2陶瓷化合物的介电性能
权利要求
1.一种微波陶瓷介质，其特征是，主要由Ba(Mg1/3Ta2/3)O3系化合物组成，并在MnCO3、BaWO4及Ba(CO1/3Nb2/3)O3三种化合物中至少选择一种作为添加剂，三种添加剂的重量百分比含量分别为1.0-5.0％、1.0-6.0％及1.0-3.0％。
2.一种微波陶瓷介质的制造方法，其特征是，包括下列步骤按BaO∶MgO∶Ta2O5的摩尔比为化学计量比3∶1∶1进行配料，在MnCO3、BaWO4及Ba(CO1/3Nb2/3)O3三种添加剂中至少选择一种，其重量百分比含量分别为1.0-5.0％、1.0-6.0％及1.0-3.0％；以料∶去离子水∶锆球重量比＝1∶1∶5的比例加入尼龙罐；在WL-1型行星式微粒球磨机上球磨3-6h；出料置于电热干燥箱中120℃烘干后；用高温箱式电炉于1300℃煅烧后合成熔块；再按相同的料水球比球磨6-12h粉碎混合；再次烘干制成陶瓷原粉，加入质量比为6-7％的石蜡作粘结剂造粒，经120-380Mpa单轴模压成生坯；最后在硅钼棒高温电炉中烧结成瓷。
3.根据权利要求2所述的微波陶瓷介质的制造方法，其特征是，所述的熔块煅烧时间为1-3小时。
4.根据权利要求2所述的微波陶瓷介质的制造方法，其特征是，所述的烧结成瓷过程是经2-3h升温至300℃，2.5h至550℃，1.5h至950℃，再经2-3h到1460-1480℃保温3-6h。
全文摘要
本发明公开了一种微波陶瓷介质及其制造方法，其特征是，主要由Ba(Mg
文档编号C04B35/63GK1562868SQ200410018748
公开日2005年1月12日 申请日期2004年3月16日 优先权日2004年3月16日
发明者谢道华, 邢晓东, 吴霞晚, 王洪仁 申请人:天津大学