【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術涉及陶瓷材料，更具體地，涉及一種寬溫范圍內溫度穩(wěn)定的微波介質陶瓷及其制備方法和應用。
技術介紹
1、隨著微波通信技術向高頻(毫米波)發(fā)展，對于應用于其中的介質陶瓷諧振器、濾波器等微波元器件提出了高品質因子(qf)的要求(諧振頻率下測試要求qf大于50000)，且同時為了滿足在不同氣候環(huán)境下的應用需求，要求具有在寬溫度范圍內(-40-140℃)具有優(yōu)異的溫度穩(wěn)定性(近零的諧振頻率溫度系數(shù)τf<±4ppm/℃)。
2、mgtio3-catio3(mct)系材料，其采用具有正諧振頻率溫度系數(shù)的catio3作為溫度補充劑，由于mct系材料具有高品質因子，且成本低，故成為了微波通信技術的首選材料。但是由于catio3在寬溫范圍內(-40-140℃)的諧振頻率溫度系數(shù)的強非線性，即諧振頻率溫度系數(shù)具有較強的溫度依賴性，導致mct系材料在寬溫度范圍內的諧振頻率溫度系數(shù)呈現(xiàn)出典型的高低溫“蹺蹺板”現(xiàn)象，即當高溫(25-140℃)的諧振頻率調節(jié)為近零時，則低溫(-40-25℃)的諧振頻率溫度系數(shù)會大幅度增加(τf>10ppm/℃)；反之若將低溫的諧振頻率溫度系數(shù)調節(jié)為近零時，則其高溫的諧振頻率溫度系數(shù)又會超出應用需求。
3、因此，亟需開發(fā)一種不僅具有高品質因子，而且在-40-140℃的寬溫范圍內的諧振頻率溫度系數(shù)維持在穩(wěn)定的水平的微波介質陶瓷。
技術實現(xiàn)思路
1、本專利技術旨在至少解決上述現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。為此，本專利技術提出一種寬溫范圍內溫
2、本專利技術的第一方面提供一種寬溫范圍內溫度穩(wěn)定的微波介質陶瓷。
3、具體地，一種寬溫范圍內溫度穩(wěn)定的微波介質陶瓷，所述微波介質陶瓷的化學式如下所示：
4、(1-x-y)mg1.2tio3.2-xca0.61la0.26tio3-yzn1.8sio3.8；
5、其中，x＝0.13-0.16、y＝0.04-0.1，0.75≤(1-x-y)≤0.80。
6、本專利技術在catio3的ca2+位置引入la3+，減小了catio3諧振頻率溫度系數(shù)的非線性，降低了其溫度依賴性；并且為了提高其品質因子，對基體材料mgtio3采用非化學計量做了結構修飾，使其形成rulldesden-popper的層狀鈣鈦礦結構；另外，再引入超高品質因子的非化學計量zn2sio4基(zn1.8sio3.8)材料(品質因子約200000)作為輔助劑，調節(jié)其燒結溫度和介電性能；最終獲得了一種介電常數(shù)(k)＝21±1，品質因子(qf)>70000，且諧振頻率溫度系數(shù)(τf)在-40-140℃范圍內均小于±4ppm/℃的寬溫穩(wěn)定型高品質因子的微波介質陶瓷。
7、本專利技術的第二方面提供一種寬溫范圍內溫度穩(wěn)定的微波介質陶瓷的制備方法。
8、一種寬溫范圍內溫度穩(wěn)定的微波介質陶瓷的制備方法，包括如下步驟：
9、(1)將mg1.2tio3.2、ca0.61la0.26tio3和zn1.8sio3.8按照基料的化學式取樣并混合，得到第一混合料；所述基料的化學式為(1-x-y)mg1.2tio3.2-xca0.61la0.26tio3-yzn1.8sio3.8；其中，x＝0.13-0.16、y＝0.04-0.1，0.75≤(1-x-y)≤0.80；
10、(2)將所述第一混合料和燒結助劑混合，得到第二混合料；
11、(3)將所述第二混合料和粘接劑混合，然后進行造粒，再壓制成型，得到陶瓷素胚；
12、(4)將所述陶瓷素胚進行排膠，然后燒結，制得所述微波介質陶瓷。
13、優(yōu)選地，步驟(2)中，按照重量份計，當?shù)谝换旌狭蠟?00份時，所述燒結助劑的用量為0.3-1.5份。
14、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述燒結助劑包括al2o3和/或sio2。
15、進一步優(yōu)選地，步驟(2)中，按照重量份計，所述燒結助劑包括0.1-0.5份al2o3和0.2-1.0份sio2。
16、優(yōu)選地，步驟(3)中，所述粘接劑為聚乙烯醇(pva)。
17、優(yōu)選地，步驟(1)中，采用mgo和tio2為原料，按mg1.2tio3.2配比取樣，然后混合均勻，再進行第一煅燒，制得mg1.2tio3.2。
18、優(yōu)選地，所述第一煅燒的溫度為1100-1200℃，和/或，所述第一煅燒的時間為3-7h。
19、優(yōu)選地，步驟(1)中，采用caco3、la2o3和tio2為原料，按ca0.61la0.26tio3配比取樣，然后混合均勻，再進行第二煅燒，制得ca0.61la0.26tio3。
20、優(yōu)選地，所述第二煅燒的溫度為1150-1200℃，和/或，所述第二煅燒的時間為2-6h。
21、優(yōu)選地，步驟(1)中，采用zno和sio2為原料，按zn1.8sio3.8配比取樣，然后混合均勻，再進行第三煅燒，制得zn1.8sio3.8。
22、優(yōu)選地，所述第三煅燒的溫度為1150-1200℃，和/或，所述第三煅燒的時間為2-6h。
23、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述混合的方式為球磨，和/或，所述混合的時間為12-24h。
24、優(yōu)選地，步驟(3)中，所述壓制成型采用的壓力為160-300mpa。
25、優(yōu)選地，步驟(4)中，所述燒結的溫度為1300-1340℃，和/或，所述燒結的時間為3-8h。
26、本專利技術的第三方面提供一種寬溫范圍內溫度穩(wěn)定的微波介質陶瓷的應用。
27、一種寬溫范圍內溫度穩(wěn)定的微波介質陶瓷在制備微波通信設備中的應用。
28、優(yōu)選地，所述微波通信設備為介質濾波器或介質諧振器。
29、相對于現(xiàn)有技術，本專利技術的有益效果如下：
30、本專利技術提供的微波介質陶瓷的化學式如下所示：(1-x-y)mg1.2tio3.2-xca0.61la0.26tio3-yzn1.8sio3.8；其中，x＝0.13-0.16、y＝0.04-0.1，0.75≤(1-x-y)≤0.80，其中本專利技術在catio3的ca2+位置引入la3+，并且對基體材料mgtio3采用非化學計量做了結構修飾，使其形成rulldesden-popper的層狀鈣鈦礦結構；另外，還引入了超高品質因子的非化學計量zn2sio4基(zn1.8sio3.8)材料(品質因子約200000)作為輔助劑，調節(jié)其燒結溫度和介電性能；最終本專利技術的微波介質陶瓷介電常數(shù)(k)＝21±1，品質因子(qf)>70000，諧振頻率溫度系數(shù)(τf)在-40-140℃范圍內均小于±4ppm/℃，不僅具有高品質因子，而且還具有寬溫穩(wěn)定性，能夠承受較大溫差，可以很好地應用于微波通信領域。
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1.一種微波介質陶瓷，其特征在于，所述微波介質陶瓷的化學式如下所示：
2.一種微波介質陶瓷的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
3.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，按照重量份計，當所述第一混合料為100份時，所述燒結助劑的用量為0.3-1.5份。
4.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述燒結助劑包括Al2O3和/或SiO2。
5.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，按照重量份計，所述燒結助劑包括0.1-0.5份Al2O3和0.2-1.0份SiO2。
6.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，采用MgO和TiO2為原料，按Mg1.2TiO3.2配比取樣，然后混合均勻，再進行第一煅燒，制得Mg1.2TiO3.2。
7.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，采用CaCO3、La2O3和TiO2為原料，按Ca0.61La0.26TiO3配比取樣，然后混合均勻，再進行第二煅燒，制得Ca0.61La0.26TiO3。
8.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，采用ZnO和SiO2為原料，按Zn1.8SiO3.8配比取樣，然后混合均勻，再進行第三煅燒，制得Zn1.8SiO3.8。
9.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述燒結的溫度為1300-1340℃，和/或，所述燒結的時間為3-8h。
10.權利要求1所述的微波介質陶瓷或權利要求2-9任一項所述的制備方法制得的微波介質陶瓷在制備微波通信設備中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種微波介質陶瓷，其特征在于，所述微波介質陶瓷的化學式如下所示：
2.一種微波介質陶瓷的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
3.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，按照重量份計，當所述第一混合料為100份時，所述燒結助劑的用量為0.3-1.5份。
4.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述燒結助劑包括al2o3和/或sio2。
5.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，按照重量份計，所述燒結助劑包括0.1-0.5份al2o3和0.2-1.0份sio2。
6.根據(jù)權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，采用mgo和tio2為原料，按mg1.2tio3.2配比取樣，然后混合均勻，再進行第一煅...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：韓立強，肖麗，李秀蘭，
申請(專利權)人：綿陽市維奇電子技術有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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