一种低损耗微波介质陶瓷及其制备方法与流程

本发明涉及陶瓷材料领域，具体为一种低损耗微波介质陶瓷及其制备方法。

背景技术：

1、无线通讯技术的蓬勃发展推动微波技术在各个领域(如卫星通讯、各类移动终端设备、军用雷达等)的不断拓展。随着5g系统频段的开通与拓宽，高性能移动设备要求微波器件向着更加集成、高频化等方向发展，其中作为介质材料的微波介电性能的提升刻不容缓。

2、znzrnb2o8陶瓷最先由q.liao等人发现研究并得到广泛拓展。随后s.d.ramarao等人研究了azrnb2o8(a:mn，mg，zn，co)系陶瓷并重点研究了微波介电性能与相关结构参数变化之间的联系。h.t.wu等人利用离子极化率、键能、键价和八面体畸变来解释azrnb2o8(a:zn，co，mg，mn)系陶瓷性能的变化规律，其中的znzrnb2o8陶瓷在1325℃烧结下的性能良好。然而，azrnb2o8系陶瓷较高的烧结温度和较大的介电损耗限制了其进一步应用。

技术实现思路

1、发明目的：针对上述技术趋势，本发明提出了一种低损耗微波介质陶瓷及其制备方法。

2、所采用的技术方案如下：

3、一种低损耗微波介质陶瓷，其化学表达式为：

4、azr(nbxb1-x)2o8-αbinbo4-β烧结助剂

5、a为sm、mn、zn、mg、ni或co中的任意一种或多种组合；

6、b为ta或sb；

7、x为0.9-0.95；

8、所述烧结助剂为金属氧化物；

9、α和β分别代表binbo4和烧结助剂占azr(nbxb1-x)2o8的质量百分数；

10、α为3-6％；

11、β为0.1-1％。

12、进一步地，a为zn。

13、进一步地，b为ta。

14、进一步地，x为0.95。

15、进一步地，α为3.5％。

16、进一步地，β为0.8％。

17、进一步地，所述烧结助剂为zno、b2o3、cuo、bao、v2o5、cao、la2o3、li2o中的任意一种或多种组合。

18、进一步地，所述烧结助剂为b2o3、cuo、la2o3。

19、进一步地，所述b2o3、cuo、la2o3的质量比为1：5-10：1-3。

20、本发明还提供了一种上述低损耗微波介质陶瓷的制备方法：

21、采用传统固相反应法分别在1000-1100℃和900-980℃预烧2-4h得到azr(nbxb1-x)2o8和binbo4，将所述azr(nbxb1-x)2o8、binbo4与烧结助剂混合球磨后升温至800-850℃二次预烧2-4h，所得混合粉末与粘合剂混合造粒压片，所得陶瓷坯体先升温至550-650℃排胶1-2h，再升温至1100-1200℃保温烧结2-4h，最后降温至800-850℃保温退火1-3h，随炉冷却至室温即可。

22、本发明的有益效果：

23、本发明提供了一种低损耗微波介质陶瓷，采用元素取代的方法可以导致znzrnb2o8陶瓷a/b-o键的拉伸或压缩，从而导致znzrnb2o8晶体结构的整体变化，提升其微波介电性能，binbo4和烧结助剂的加入可以降低烧结温度，烧结过程中，改善晶粒形状的规则度，抑制晶粒异常长大，减少氧空位，从而降低了介电损耗，本发明所制备的微波介质陶瓷的介电常数为18-25，q×f值＞99000ghz，且具有近零的τf值，利用本发明提供的低损耗微波介质陶瓷，可使介质谐振器与滤波器等微波元器件适合更高频率与更大功率的应用，在工业上有着极大的应用前景。

技术特征：

1.一种低损耗微波介质陶瓷，其特征在于，其化学表达式为：

2.如权利要求1所述的低损耗微波介质陶瓷，其特征在于，a为zn。

3.如权利要求1所述的低损耗微波介质陶瓷，其特征在于，b为ta。

4.如权利要求1所述的低损耗微波介质陶瓷，其特征在于，x为0.95。

5.如权利要求1所述的低损耗微波介质陶瓷，其特征在于，α为3.5％。

6.如权利要求1所述的低损耗微波介质陶瓷，其特征在于，β为0.8％。

7.如权利要求1所述的低损耗微波介质陶瓷，其特征在于，所述烧结助剂为zno、b2o3、cuo、bao、v2o5、cao、la2o3、li2o中的任意一种或多种组合。

8.如权利要求7所述的低损耗微波介质陶瓷，其特征在于，所述烧结助剂为b2o3、cuo、la2o3。

9.如权利要求8所述的低损耗微波介质陶瓷，其特征在于，所述b2o3、cuo、la2o3的质量比为1：5-10：1-3。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述的低损耗微波介质陶瓷的制备方法，其特征在于，采用传统固相反应法分别在1000-1100℃和900-980℃预烧2-4h得到azr(nbxb1-x)2o8和binbo4，将所述azr(nbxb1-x)2o8、binbo4与烧结助剂混合球磨后升温至800-850℃二次预烧2-4h，所得混合粉末与粘合剂混合造粒压片，所得陶瓷坯体先升温至550-650℃排胶1-2h，再升温至1100-1200℃保温烧结2-4h，最后降温至800-850℃保温退火1-3h，随炉冷却至室温即可。

技术总结
本发明涉及陶瓷材料领域，具体为一种低损耗微波介质陶瓷及其制备方法，其化学表达式为：AZr(NbxB1‑x)2O8‑αBiNbO4‑β烧结助剂，A为Sm、Mn、Zn、Mg、Ni或Co中的任意一种或多种组合；B为Ta或Sb；x为0.9‑0.95；所述烧结助剂为金属氧化物；α和β分别代表BiNbO4和烧结助剂占AZr(NbxB1‑x)2O8的质量百分数；α为3‑6％；β为0.1‑1％，本发明所制备的微波介质陶瓷的介电常数为18‑25，Q×f值＞99000GHz，且具有近零的τf值，利用本发明提供的低损耗微波介质陶瓷，可使介质谐振器与滤波器等微波元器件适合更高频率与更大功率的应用，在工业上有着极大的应用前景。

技术研发人员：肖峰
受保护的技术使用者：湖南省新化县建平精细陶瓷有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11