一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种低温共烧陶瓷材料，由以下组分组成：79wt%～95wt%的陶瓷，5wt%～21wt%的助烧玻璃。与现有陶瓷材料相比，本发明以BaO、ZnO与TiO2组分为陶瓷原料，BaO与TiO2形成的陶瓷具有优异的微波介电性能，但烧结温度较高，ZnO的加入可明显降低陶瓷的烧结温度.，得到介电性能较好且烧结温度较低的陶瓷；助烧玻璃具有较低的烧结温度，且助烧玻璃中的部分原子与陶瓷基体中的部分原子相同或相近；同时通过控制陶瓷与助烧玻璃的含量，从而得到具有中介电常数的低温共烧陶瓷材料。
【专利说明】一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子器件【技术领域】，尤其涉及一种低温共烧陶瓷材料及其制备方法。【背景技术】
[0002]现代移动通讯经过30年的发展，逐渐朝着小型化、集成化、高可靠性和低成本方向发展，因此对以微波介质陶瓷为基的微波电路元器件也提出了更高的要求。为满足移动通信终端便携化与微型化的要求，除了减小谐振电路的尺寸，高介电常数、高Q值和近零温度的微波介质 材料成为研究的热点。
[0003]低温共烧陶瓷(LTCC)技术是将低温烧结陶瓷粉制成厚度精确而且致密的生瓷带，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷等工艺制出所需要的电路图形，并将多个无源元件埋入其中，然后叠压在一起，在900°C烧结，制成三维电路网络的无源集成组件，也可制成内置无源元件的三维电路基板，在其表面可以贴装IC和有源器件，制成无源/有源集成的功能模块。低温共烧陶瓷以其优异的电子、机械、电力特性等已成为多芯片组件集成化、模块化的首选方式，广泛用于基板、封装及微波器件等领域。采用LTCC工艺制造微波元器件，需要微波介质材料能与高电导率的金属电极Au、Cu、Ag等共烧。从经济性和环境角度考虑，使用熔点较低的Ag、Cu等金属作为电极材料最为理想。
[0004]由于银电极等烧结特性的要求，陶瓷材料的烧结温度要求在800~930°C左右。通常降低陶瓷材料烧结温度的方法有:添加氧化物或低熔点玻璃助烧剂、引入化学合成方法、超细粉体原料、微晶玻璃或非晶玻璃等。化学合成和超细粉体工艺复杂，产量低、成本高、不易量产，因此，添加低熔点氧化物或者玻璃相是常用的降低陶瓷材料烧结温度的方法，但是会导致陶瓷性能恶化。
【发明内容】
[0005]本发明解决的技术问题在于提供一种中介电常数的低温共烧陶瓷材料。
[0006]有鉴于此，本发明提供了一种低温共烧陶瓷材料，由以下组分组成:
[0007]79wt%~95wt%的陶瓷，5wt%~21wt%的助烧玻璃；
[0008]所述陶瓷由BaO、ZnO与TiO2组成；
[0009]所述助烧玻璃为Zn-B玻璃、Zn-B-Si玻璃、Ba-B-Si玻璃、B1-B-Si玻璃、Ba-Zn-B-Si玻璃与B1-Zn-B-Si玻璃中的一种或多种。
[0010]优选的，所述BaO、ZnO与TiO2的摩尔比按照式(I)中各元素的摩尔比确定；
[0011 ] BaZnxTiy01+x+2y (I)；
[0012]其中，0.15 ≤ X ≤ 0.6，2.5 ≤ y≤ 4.5。
[0013]优选的，所述Zn-B玻璃由20wt%~70wt%的ZnO与30wt%~80wt%的B2O3组成。
[0014]优选的，所述Zn-B-Si 玻璃由 10wt% ~60wt% 的 Zn0、20wt% ~75wt% 的 B2O3 与10wt% ~40wt% 的 SiO2 组成。
[0015]优选的，所述Ba-B-Si 玻璃由 20wt% ~50wt% 的 Ba0、40wt% ~65wt% 的 B2O3 与10wt% ~20wt% 的 SiO2 组成。
[0016]优选的，所述B1-B-Si 玻璃由 30wt% ~70wt% 的 Bi203、20wt% ~45wt% 的 B2O3 与10wt% ~25wt% 的 SiO2 组成。
[0017]优选的，所述Ba-Zn-B-Si 玻璃由 10wt% ~45wt% 的 Ba203、10wt% ~50wt% 的 ZnO、10wt% ~45wt% 的 B2O3 与 10wt% ~25wt% 的 SiO2 组成。
[0018]优选的，所述B1-Zn-B-Si 玻璃由 10wt% ~40wt% 的 Bi203、10wt% ~50wt% 的 ZnO、10wt% ~45wt% 的 B2O3 与 10wt% ~25wt% 的 SiO2 组成。
[0019]本发明还提供了一种低温共烧陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤:
[0020]将BaO、ZnO与TiO2混合，球磨后预烧，得到陶瓷烧块，将所述陶瓷烧块粉碎，得到陶瓷粉；
[0021 ] 将ZnO与B2O3混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Zn-B助烧玻璃粉；
[0022]将ZnO、B2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Zn-B-Si助烧玻璃粉；
[0023]将BaO、Bi2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Ba-B-Si助烧玻璃粉；
[0024]将Bi203、B2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到B1-B-Si助烧玻璃粉；
[0025]将Ba203、ZnO、B2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Ba-Zn-B-Si助烧玻璃粉；
[0026]将Bi203、ZnO、B2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到B1-Zn-B-Si助烧玻璃粉；
[0027]将所述Zn-B助烧玻璃、Zn-B-Si助烧玻璃、Ba-B-Si助烧玻璃、B1-B-Si助烧玻璃、Ba-Zn-B-Si助烧玻璃与B1-Zn-B-Si助烧玻璃中的一种或多种与所述陶瓷粉混合，得到低温共烧陶瓷材料。
[0028]优选的，在制备陶瓷粉的步骤中，所述球磨的时间为6~24h，预烧的温度为950~1200°C，时间为2~6h。
[0029]本发明提供了一种低温共烧陶瓷材料，由以下组分组成:79wt%~95wt%的陶瓷，5wt%~21wt%的助烧玻璃；所述陶瓷由Ba0、Zn0与TiO2组成；所述助烧玻璃为Zn-B玻璃、Zn-B-Si 玻璃、Ba-B-Si 玻璃、B1-B-Si 玻璃、Ba-Zn-B-Si 玻璃与 B1-Zn-B-Si 玻璃中的一种或多种。与现有陶瓷材料相比，本发明以BaO、ZnO与TiO2组分为陶瓷原料，BaO与TiO2形成的陶瓷具有优异的微波介电性能，但烧结温度较高，ZnO的加入可明显降低陶瓷的烧结温度.，得到介电性能较好且烧结温度较低的陶瓷；助烧玻璃具有较低的烧结温度，且助烧玻璃中的部分原子与陶瓷基体中的部分原子相同或相近；同时通过控制陶瓷与助烧玻璃的含量，从而得到具有中介电常数的低温共烧陶瓷材料。
[0030]实验结果表明，本发明制备的低温共烧陶瓷粉可以在850~930°C实现致密成瓷，介电常数为30~45，损耗正切小于0.008，谐振频率温度系数小于±50ppm/°C，能够实现与Cu、Ag电极的共烧。【具体实施方式】
[0031]为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
[0032]本发明实施例公开了一种低温共烧陶瓷材料，由以下组分组成:
[0033]79wt%~95wt%的陶瓷，5wt%~21wt%的助烧玻璃；
[0034]所述陶瓷由BaO、ZnO与TiO2组成；
[0035]所述助烧玻璃为Zn-B玻璃、Zn-B-Si玻璃、Ba-B-Si玻璃、B1-B-Si玻璃、Ba-Zn-B-Si玻璃与B1-Zn-B-Si玻璃中的一种或多种。
[0036]本发明的低温共烧陶瓷材料主要是与银电极共烧，所述银电极的共烧温度一般在850°C左右，因此低温共烧陶瓷材料的烧结温度则为850°C~950°C。本领域技术人员熟知的:绝大多数具有中介电常数的陶瓷烧结温度较高；而玻璃相的介电性能较差，主要表现在介电损耗偏大，因此本申请通过陶瓷与助烧玻璃的选择和含量调整，达到LTCC技术对材料的要求。
[0037]按照本发明，所述陶瓷的含量为79wt%~95wt%，优选为85wt%~95wt%，更优选为85wt%~93wt%。若陶瓷的含量过高，则难以满足烧结温度的要求，若陶瓷温度过低则会使陶瓷材料的介电常数急剧降低。所述助烧玻璃的含量为5wt%~21wt%，优选为7~20wt%，更优选为7wt%~18wt%，更优选为7wt%~15wt%，最优选为10wt%~15wt%。若所述助烧玻璃的含量过高，则严重恶化陶瓷的介电性能，若助烧玻璃的含量过低，则造成烧结温度达不到要求。
[0038]本发明中所述陶瓷是由 BaO、ZnO与TiO2组成，BaO与TiO2形成的陶瓷具有优异的微波介电性能，但烧结温度较高，ZnO的加入可明显降低陶瓷的烧结温度，并且其和TiO2形成的陶瓷材料也具有较好的微波介电特性，三者相互掺杂，得到介电性能较好且烧结温度较低的陶瓷。所述陶瓷是低温共烧陶瓷材料的基础相。作为优选方案，所述BaO、ZnO与TiO2的摩尔比按照表达式BaZnxTiy01+x+2y各元素的摩尔比确定。
[0039]所述助烧玻璃为Zn-B玻璃、Zn-B-Si玻璃、Ba-B-Si玻璃、B1-B-Si玻璃、Ba-Zn-B-Si玻璃与B1-Zn-B-Si玻璃中的一种或多种。
[0040]其中，所述Zn-B玻璃为本领域技术人员熟知的Zn-B玻璃即可，并无特殊的限制，本发明中优选由20wt%~70wt%的ZnO与30wt%~80wt%的B2O3组成。所述ZnO优选为30wt%~60wt%，更优选为45wt%~55wt% ;所述B2O3优选为40wt%~70wt%，更优选为45wt% ~55wt%。
[0041 ]所述 Zn-B-Si 玻璃优选由 10wt% ~60wt% 的 ZnO、20wt% ~75wt% 的 B2O3 与 10wt% ~40wt%的SiO2组成。所述ZnO优选为15wt%~50wt%，更优选为25wt%~40wt% ;所述B2O3优选为30wt%~65wt%，更优选为50wt%~60wt% ;所述SiO2优选为10wt%~30wt%，更优选为 10wt% ~20wt%。
[0042]所述Ba-B-Si 玻璃优选由 20wt% ~50wt% 的 Ba0、40wt% ~65wt% 的 B2O3 与 10wt%~20wt%的SiO2组成。其中，所述BaO优选为30wt%~50wt%，更优选为40wt%~50wt% ;所述B2O3优选为40wt%~60wt%，更优选为40wt%~65wt% ;所述SiO2优选为10wt%~15wt%。
[0043]所述B1-B-Si 玻璃优选由 30wt% ~70wt% 的 Bi203、20wt% ~45wt% 的 B2O3 与10wt%~25wt%的SiO2组成；所述Bi2O3的含量优选为35wt%~60wt%，更优选为40wt%~50wt% ;所述B2O3优选为30wt%~45wt%，更优选为30wt%~40wt% ;所述SiO2优选为15wt%~25wt%,更优选为 20wt% ~25wt%。[0044]所述Ba-Zn-B-Si 玻璃优选由 10wt% ~45wt% 的 Ba2O3、10wt% ~50wt% 的 ZnO、10wt% ~45wt% 的 B2O3 与 10wt% ~25wt% 的 SiO2 组成；所述 Ba2O3 优选为 20wt% ~40wt%，更优选为25wt%~35wt% ;所述ZnO优选为20wt%~40wt%，更优选为25wt%~35wt% ;所述B2O3优选为20wt%~40wt%，更优选为20wt%~30wt% ;所述SiO2优选为10wt%~20wt%，更优选为15wt%~20wt%。
[0045]所述B1-Zn-B-Si 玻璃优选由 10wt% ~40wt% 的 Bi203、10wt% ~50wt% 的 ZnO、10wt% ~45wt% 的 B2O3 与 10wt% ~25wt% 的 SiO2 组成；所述 Bi2O3 优选为 20wt% ~40wt%，更优选为30wt%~40wt% ;所述ZnO优选为20wt%~40wt% ;更优选为30wt%~40wt% ;所述B2O3优选为15wt%~40wt%，更优选为18wt%~30wt% ;所述SiO2优选为10wt%~20wt%，更优选为10wt%~15wt%。
[0046]本发明选择Zn-B 玻璃、Zn-B-Si 玻璃、Ba-B-Si 玻璃、B1-B-Si 玻璃、Ba-Zn-B-Si 玻璃与B1-Zn-B-Si玻璃中的一种或多种为助烧玻璃，一方面是由于上述玻璃具有较低的烧结温度，另一方面由于上述助烧玻璃中的部分原子与陶瓷基体中的部分原子相同或相近，则助烧玻璃烧结后的晶体结构与陶瓷基体具有一定的相似性、相容性，最重要的是，上述助烧玻璃对陶瓷基体具有良好的降温效果。
[0047]本发明提供了一种低温共烧陶瓷材料，由以下组分组成:79wt%~95wt%的陶瓷，5wt%~21wt%的助烧玻璃；所述陶瓷由Ba0、Zn0与TiO2组成；所述助烧玻璃为Zn-B玻璃、Zn-B-Si 玻璃、Ba-B-Si 玻璃、B1-B-Si 玻璃、Ba-Zn-B-Si 玻璃与 B1-Zn-B-Si 玻璃中的一种或多种。BaO与TiO2形成的陶瓷具有优异的微波介电性能，但烧结温度较高，ZnO的加入可明显降低陶瓷的烧结温度，并且其和TiO2形成的陶瓷材料也具有较好的微波介电特性，三者相互掺杂，得到介电性能较好且烧结温度较低的陶瓷，并且助烧玻璃具有较低的烧结温度，且助烧玻璃中的部分原子与陶瓷基体中的部分原子相同或相近；同时通过控制陶瓷与助烧玻璃的含量，从而使得最终得到的低温共烧他陶瓷材料具有中介电常数。
[0048]本发明还提供了上述低温共烧陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤:
[0049]将BaO、ZnO与TiO2混合，球磨后预烧，得到陶瓷烧块，将所述陶瓷烧块粉碎，得到陶瓷粉；
[0050]将ZnO与B2O3混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Zn-B助烧玻璃粉；
[0051]将ZnO、B2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Zn-B-Si助烧玻璃粉；
[0052]将BaO、Bi2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Ba-B-Si助烧玻璃粉；
[0053]将Bi203、B2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到B1-B-Si助烧玻璃粉；
[0054]将Ba203、ZnO、B2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Ba-Zn-B-Si助烧玻璃粉；[0055]将Bi203、ZnO、B2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到B1-Zn-B-Si助烧玻璃粉；
[0056]将所述Zn-B助烧玻璃、Zn-B-Si助烧玻璃、Ba-B-Si助烧玻璃、B1-B-Si助烧玻璃、Ba-Zn-B-Si助烧玻璃与B1-Zn-B-Si助烧玻璃中的一种或多种与所述陶瓷粉混合，得到低温共烧陶瓷材料。
[0057]按照本发明，在制备低温共烧陶瓷材料的过程中，首先制备了陶瓷粉与助烧玻璃粉，然后将陶瓷粉与助烧玻璃粉混合，即得到低温共烧陶瓷粉。
[0058]本发明中上述陶瓷粉与助烧玻璃粉的制备顺序本发明没有特别的限制，可以先制备陶瓷粉也可以先制备助烧玻璃粉。在制备陶瓷粉的过程中，按照下述方法进行制备:
[0059]将BaO、ZnO与TiO2混合，球磨后预烧，得到陶瓷烧块，将所述陶瓷烧块粉碎，得到陶瓷粉。
[0060]在制备陶瓷粉的过程中，所述BaO、ZnO与TiO2的摩尔比优选按照式(I)中各元素的摩尔比确定；
[0061 ] BaZnxTiy01+x+2y (I)；
[0062]其中，0.15 ≤ X ≤ 0.6，2.5 ≤ y ≤ 4.5。
[0063]所述球磨的时间优选为6~24h，更优选为10~20h，在球磨后，将球磨得到的混合粉末优选进行烘干，以去除球磨过程中的油性溶剂。然后将烘干后的粉末进行预烧，得到陶瓷烧块。所述预烧的温度优选为950~1200°C，更优选为1100~1200°C;所述预烧的时间优选为2~6h，更优选为4~6h。最后将所述陶瓷烧块粉碎，即得到陶瓷粉。所述陶瓷粉的粒径优选为0.5~3 μ m，更优选为0.5~2 μ m。
[0064]按照本发明，所述Zn-B助烧玻璃粉、Zn-B-Si助烧玻璃粉、Ba-B-Si助烧玻璃粉、B1-B-Si助烧玻璃粉、Ba-Zn-B-Si助烧玻璃粉与B1-Zn-B-Si助烧玻璃粉的制备方法相同，只是原料不同；其中所述Zn-B助烧玻璃粉的原料为ZnO与B2O3 ;所述Zn-B-Si助烧玻璃粉的原料为ZnO、B2O3与SiO2 ;所述Ba-B-Si助烧玻璃粉的原料为BaO、Bi2O3与SiO2 ;所述B1-B-Si助烧玻璃粉的原料为Bi203、B203与SiO2 ;所述Ba-Zn-B-Si的原料为Ba2O3、ZnO、B2O3与SiO2 ;所述B1-Zn-B-Si助烧玻璃粉的原料为Bi203、ZnO、B2O3与Si02。以Zn-B助烧玻璃粉的制备方法为例，其制备过程为:
[0065]将ZnO与B2O3混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Zn-B助烧玻璃粉。
[0066]在制备Zn-B助烧玻璃粉的过程中，所述球磨的时间优选为6~24h，更优选为10~15h。将球磨后的混合粉末烘干后进行预烧，得到烧块，所述预烧的温度优选为450~650°C，更优选为500~650°C ;所述预烧的时间优选为I~6h，更优选为3~5h。然后将所述烧块熔化后得到玻璃液滴；所述熔化的温度优选为1450°C~1550°C。最后将所述玻璃液滴冷淬、粉碎后即得到Zn-B助烧玻璃粉。所述助烧玻璃粉的粒径优选为0.5~3 μ m，更优选为0.5~2 μ m。
[0067]在分别制备陶瓷粉与助烧玻璃粉后，则Zn-B助烧玻璃、Zn-B-Si助烧玻璃、Ba-B-Si助烧玻璃、B1-B-Si助烧玻璃、Ba-Zn-B-Si助烧玻璃与B1-Zn-B-Si助烧玻璃中的一种或多种与所述陶瓷粉混合，得到低温共烧陶瓷材料。
[0068]本发明提供了一种低温共烧陶瓷材料的制备方法。在制备低温共烧陶瓷材料的过程中，分别制备了陶瓷粉与助烧玻璃粉，然后将所述陶瓷粉与助烧玻璃粉混合，即得到低温共烧陶瓷材料。实验结果表明，本发明制备的低温共烧陶瓷粉可以在850~930°C实现致密成瓷，介电常数为30~45，损耗正切小于0.008，谐振频率温度系数小于±50ppm/°C，能够实现与Cu、Ag电极的共烧。
[0069]为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的低温共烧陶瓷材料进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
[0070]实施例1
[0071]将Imol的BaO粉、0.25mol的ZnO粉与2.75mol的TiO2粉混合，再加入占上述粉末总质量80%的去离子水，混合均匀后进行行星球磨，球磨时间为6h，得到混合粉末；将所述混合粉末烘干后在1100°C预烧6h，得到陶瓷块。将所述陶瓷快破碎，行星球磨球磨介质为异丙醇，得到0.5~3 μ m的陶瓷粉；
[0072]将50g的ZnO粉与50g的B2O3粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h ;球磨后的玻璃原料出料后于120°C烘干，于650°C预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为15000C的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15~500 μ m的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5~2 μ m的玻璃粉；
[0073]将87wt%的所述陶瓷粉与13wt%的所述玻璃粉装入混料机，混合2h后得到低温共烧陶瓷粉。
[0074]将本实施例制备的低温共烧陶瓷粉进行性能检测，检测结果如表1所示，表1为实施例I~9制备的低温共烧陶瓷材料的性能数据表。
`[0075]实施例2
[0076]将Imol的BaO粉、0.25mol的ZnO粉与2.75mol的TiO2粉混合，再加入占上述粉末总质量80%的去离子水，混合均匀后进行行星球磨，球磨时间为6h，得到混合粉末；将所述混合粉末烘干后在1100°C预烧6h，得到陶瓷块。将所述陶瓷快破碎，行星球磨球磨介质为异丙醇，得到0.5~3 μ m的陶瓷粉；
[0077]将40g的Bi2O3粉、35g的B2O3粉与25g的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h ;球磨后的玻璃原料出料后于120°C烘干，于650°C预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1500°C的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15~500 μ m的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5~2 μ m的玻璃粉。
[0078]将89wt%的所述陶瓷粉与Ilwt%的所述玻璃粉装入混料机中混合2h后得到低温共烧陶瓷粉。
[0079]将本实施例制备的低温共烧陶瓷粉进行性能检测，检测结果如表1所示，表1为实施例I~9制备的低温共烧陶瓷材料的性能数据表。
[0080]实施例3
[0081]将Imol的BaO粉、0.25mol的ZnO粉与4mol的TiO2粉混合，再加入占上述粉末总质量80%的去离子水，混合均匀后进行行星球磨，球磨时间为6h，得到混合粉末；将所述混合粉末烘干后在1100°C预烧6h，得到陶瓷块。将所述陶瓷块破碎，行星球磨球磨介质为异丙醇，得到0.5~3μπι的陶瓷粉；[0082]将30g的BaO粉、30g的ZnO粉、25g的B2O3粉与15g的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h ;球磨后的玻璃原料出料后于120°C烘干，于650°C预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1500°C的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15~500 μ m的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5~2 μ m的玻璃粉。
[0083]将91wt%的所述陶瓷粉与9wt%的所述玻璃粉装入混料机中混合2h后得到低温共烧陶瓷粉。
[0084]将本实施例制备的低温共烧陶瓷粉进行性能检测，检测结果如表1所示，表1为实施例I~9制备的低温共烧陶瓷材料的性能数据表。
[0085]实施例4
[0086]将Imol的BaO粉、0.5mol的ZnO粉与4mol的TiO2粉混合，再加入占上述粉末总质量80%的去离子水，混合均匀后进行行星球磨，球磨时间为6h，得到混合粉末；将所述混合粉末烘干后在1100°C预烧6h，得到陶瓷块。将所述陶瓷块破碎，行星球磨球磨介质为异丙醇，得到0.5~3μπι的陶瓷粉。
[0087]将45g的BaO粉、45g的B2O3粉与IOg的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h ;球磨后的玻璃原料出料后于120°C烘干，于650°C预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1500°C的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15~500 μ m的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5~2μπι的玻璃粉。
[0088]将88wt%的所述陶瓷粉与12wt%的所述玻璃粉装入混料机中混合2h后得到低温共烧陶瓷粉。
[0089]将本实施例制备的低温共烧陶瓷粉进行性能检测，检测结果如表1所示，表1为实施例I~9制备的低温共烧陶瓷材料的性能数据表。
[0090]实施例5
[0091]将Imol的BaO粉、0.5mol的ZnO粉与4.3mol的TiO2粉混合，再加入占上述粉末总质量80%的去离子水，混合均匀后进行行星球磨，球磨时间为6h，得到混合粉末；将所述混合粉末烘干后在1100°C预烧6h，得到陶瓷块。将所述陶瓷块破碎，行星球磨球磨介质为异丙醇，得到0.5~3μπι的陶瓷粉。
[0092]将30g的ZnO粉、55g的B2O3粉与15g的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h ;球磨后的玻璃原料出料后于120°C烘干，于650°C预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1500°C的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15~500 μ m的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5~2μπι的玻璃粉。
[0093]将93wt%的所述陶瓷粉与7wt%的所述玻璃粉装入混料机中混合2h后得到低温共烧陶瓷粉。
[0094]将本实施例制备的低温共烧陶瓷粉进行性能检测，检测结果如表1所示，表1为实施例I~9制备的低温共烧陶瓷材料的性能数据表。
[0095]实施例6
[0096]将Imol的BaO粉、0.5mol的ZnO粉与4.3mol的TiO2粉混合，再加入占上述粉末总质量80%的去离子水，混合均匀后进行行星球磨，球磨时间为6h，得到混合粉末；将所述混合粉末烘干后在1100°C预烧6h，得到陶瓷块。将所述陶瓷快破碎，行星球磨球磨介质为异丙醇，得到0.5~3 μ m的陶瓷粉；
[0097]将50g的ZnO粉与50g的B2O3粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h ;球磨后的玻璃原料出料后于120°C烘干，于650°C预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为15000C的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15~500 μ m的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5~2 μ m的Zn-B玻璃粉
[0098]将40g的Bi2O3粉、35g的B2O3粉与25g的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h ;球磨后的玻璃原料出料后于120°C烘干，于650°C预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1500°C的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15~500 μ m的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5~2 μ m的B1-B-Si玻璃粉。
[0099]将89wt%的所述陶瓷粉、9wt%的所述Zn-B玻璃粉与2wt%的所述B1-B-Si玻璃粉装入混料机中混合2h后得到低温共烧陶瓷粉。[0100]将本实施例制备的低温共烧陶瓷粉进行性能检测，检测结果如表1所示，表1为实施例I~9制备的低温共烧陶瓷材料的性能数据表。
[0101]实施例7
[0102]将Imol的BaO粉、0.5mol的ZnO粉与4.3mol的TiO2粉混合，再加入占上述粉末总质量80%的去离子水，混合均匀后进行行星球磨，球磨时间为6h，得到混合粉末；将所述混合粉末烘干后在1100°C预烧6h，得到陶瓷块。将所述陶瓷快破碎，行星球磨球磨介质为异丙醇，得到0.5~3 μ m的陶瓷粉；
[0103]将40g的Bi2O3粉、35g的B2O3粉与25g的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h ;球磨后的玻璃原料出料后于120°C烘干，于650°C预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1500°C的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15~500 μ m的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5~2 μ m的B1-B-Si玻璃粉；
[0104]将30g的BaO粉、30g的ZnO粉、25g的B2O3粉与15g的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h ;球磨后的玻璃原料出料后于120°C烘干，于650°C预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1500°C的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15~500 μ m的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5~2 μ m的Ba-Zn-B-Si玻璃粉。
[0105]将88wt%的所述陶瓷粉、9wt%的B1-B-Si玻璃粉与2wt%的所述Ba-Zn-B-Si玻璃粉装入混料机中混合2h后得到低温共烧陶瓷粉。
[0106]将本实施例制备的低温共烧陶瓷粉进行性能检测，检测结果如表1所示，表1为实施例I~9制备的低温共烧陶瓷材料的性能数据表。
[0107]实施例8
[0108]将Imol的BaO粉、0.25mol的ZnO粉与2.75mol的TiO2粉混合，再加入占上述粉末总质量80%的去离子水，混合均匀后进行行星球磨，球磨时间为6h，得到混合粉末；将所述混合粉末烘干后在1100°c预烧6h，得到陶瓷块。将所述陶瓷快破碎，行星球磨球磨介质为异丙醇，得到0.5~3 μ m的陶瓷粉；
[0109]将50g的ZnO粉与50g的B2O3粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h ;球磨后的玻璃原料出料后于120°C烘干，于650°C预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为15000C的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15~500 μ m的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5~2 μ m的Zn-B玻璃粉；
[0110]将40g的Bi2O3粉、35g的B2O3粉与25g的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h ;球磨后的玻璃原料出料后于120°C烘干，于650°C预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1500°C的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15~500 μ m的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5~2 μ m的B1-B-Si玻璃粉；
[0111]将35g的Bi2O3粉、35g的ZnO粉、20g的B2O3粉与IOg的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h ;球磨后的玻璃原料出料后于120°C烘干，于650°C预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1500°C的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15~500 μ m的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5~2 μ m的B1-Zn-B-Si玻璃粉；
[0112]将85wt%的所述陶瓷粉、2wt%的所述Zn-B玻璃粉、8wt%的所述B1-B-Si玻璃粉与5wt%的所述B1-Zn-B-Si玻璃粉装入混料机中混合2h后得到低温共烧陶瓷粉。
[0113]将本实施例制备的低温共烧陶瓷粉进行性能检测，检测结果如表1所示，表1为实施例I~9制备的低温共烧陶瓷材料的性能数据表。
`[0114]实施例9
[0115]将Imol的BaO粉、0.5mol的ZnO粉与4mol的TiO2粉混合，再加入占上述粉末总质量80%的去离子水，混合均匀后进行行星球磨，球磨时间为6h，得到混合粉末；将所述混合粉末烘干后在1100°C预烧6h，得到陶瓷块。将所述陶瓷块破碎，行星球磨球磨介质为异丙醇，得到0.5~3μπι的陶瓷粉。
[0116]将40g的Bi2O3粉、35g的B2O3粉与25g的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h ;球磨后的玻璃原料出料后于120°C烘干，于650°C预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1500°C的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15~500 μ m的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5~2 μ m的B1-B-Si玻璃粉；
[0117]将30g的BaO粉、30g的ZnO粉、25g的B2O3粉与15g的SiO2粉混合，加入异丙醇及氧化锆球，湿法球磨12h ;球磨后的玻璃原料出料后于120°C烘干，于650°C预烧4h后成为瓷料；将所述瓷料加入温度为1500°C的坩埚中，快速熔化成玻璃液滴到冷辊上。经冷淬后得到粒径为15~500 μ m的非晶玻璃瓷料。将所述非晶玻璃瓷料经过流化床气流磨粉碎，得到分散性良好，粒径为0.5~2 μ m的Ba-Zn-B-Si玻璃粉。
[0118]将86wt%的所述陶瓷粉、I lwt%的所述B1-B-Si玻璃粉与3wt%的所述Ba-Zn-B-Si玻璃粉装入混料机中混合2h后得到低温共烧陶瓷粉。
[0119]将本实施例制备的低温共烧陶瓷粉进行性能检测，检测结果如表1所示，表1为实施例I~9制备的低温共烧陶瓷材料的性能数据表。
[0120]表1实施例1~9制备的低温共烧陶瓷材料的性能数据表
[0121]
【权利要求】
1.一种低温共烧陶瓷材料，由以下组分组成: 79wt%~95wt%的陶瓷，5wt%~21wt%的助烧玻璃； 所述陶瓷由BaO、ZnO与TiO2组成； 所述助烧玻璃为Zn-B玻璃、Zn-B-Si玻璃、Ba-B-Si玻璃、B1-B-Si玻璃、Ba-Zn-B-Si玻璃与B1-Zn-B-Si玻璃中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的低温共烧陶瓷材料，其特征在于，所述BaO、ZnO与TiO2的摩尔比按照式(I)中各元素的摩尔比确定；
BaZnxT iy01+x+2y (I)； 其中，0.15≤X≤0.6，2.5≤y≤4.5。
3.根据权利要求1所述的低温共烧陶瓷材料，其特征在于，所述Zn-B玻璃由20wt%~70wt% 的 ZnO 与 30wt% ~80wt% 的 B2O3 组成。
4.根据权利要求1所述的低温共烧陶瓷材料，其特征在于，所述Zn-B-Si玻璃由10wt% ~60wt% 的 Zn0、20wt% ~75wt% 的 B2O3 与 10wt% ~40wt% 的 SiO2 组成。
5.根据权利要求1所述的低温共烧陶瓷材料，其特征在于，所述Ba-B-Si玻璃由20wt% ~50wt% 的 Ba0、40wt% ~65wt% 的 B2O3 与 10wt% ~20wt% 的 SiO2 组成。
6.根据权利要求1所述的低温共烧陶瓷材料，其特征在于，所述B1-B-Si玻璃由30wt% ~70wt% 的 Bi203、20wt% ~45wt% 的 B2O3 与 10wt% ~25wt% 的 SiO2 组成。
7.根据权利要求1所述的低温共烧陶瓷材料，其特征在于，所述Ba-Zn-B-Si玻璃由10wt% ~45wt% 的 Ba203、10wt% ~50wt% 的 ZnO、10wt% ~45wt% 的 B2O3 与 10wt% ~25wt% 的SiO2组成。
8.根据权利要求1所述的低温共烧陶瓷材料，其特征在于，所述B1-Zn-B-Si玻璃由10wt% ~40wt% 的 Bi203、10wt% ~50wt% 的 ZnO、10wt% ~45wt% 的 B2O3 与 10wt% ~25wt% 的SiO2组成。
9.一种低温共烧陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤: 将BaO、ZnO与TiO2混合，球磨后预烧，得到陶瓷烧块，将所述陶瓷烧块粉碎，得到陶瓷粉； 将ZnO与B2O3混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Zn-B助烧玻璃粉； 将ZnO、B2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Zn-B-Si助烧玻璃粉； 将Ba0、Bi203与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Ba-B-Si助烧玻璃粉； 将Bi203、B203与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到B1-B-Si助烧玻璃粉； 将Ba203、ZnO、B2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到Ba-Zn-B-Si助烧玻璃粉； 将Bi203、ZnO、B2O3与SiO2混合，球磨后预烧，得到烧块，将所述烧块熔化后得到玻璃液滴，将所述玻璃液滴冷淬后粉碎，得到B1-Zn-B-Si助烧玻璃粉； 将所述Zn-B助烧玻璃、Zn-B-Si助烧玻璃、Ba-B-Si助烧玻璃、B1-B-Si助烧玻璃、Ba-Zn-B-Si助烧玻璃与B1-Zn-B-Si助烧玻璃中的一种或多种与所述陶瓷粉混合，得到低温共烧陶瓷材料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，在制备陶瓷粉的步骤中，所述球磨的时间为6~24h，预烧的温度为950~1200°C，时间为2~6h。
【文档编号】C04B35/622GK103693966SQ201310681146
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】李在映, 杨晓战, 雒文博, 刘明龙, 杜富贵, 江林 申请人:云南云天化股份有限公司