一种低损耗的Sm₂O₃-TiO₂系微波介质陶瓷及其制备方法

专利名称：一种低损耗的Sm₂O₃-TiO₂系微波介质陶瓷及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种中介电微波介质陶瓷及制备方法，主要应用于微波通信、滤波器等微波元器件，尤其涉及一种低损耗的Sm2O3-T^2系微波介质陶瓷及其制备方法。
背景技术：
随着现代移动通信和卫星通信发展，谐振器、滤波器、介质天线的大量运用，使得设计者把目标集中在微波介质陶瓷的尺寸减小和介电性能的提高，这就要求微波介质陶瓷具备高介电常数、低介质损耗、近零的谐振频率温度系数。中介电常数微波介质陶瓷主要应用于微波军用雷达及通信系统的介质谐振器件中，目前高介电常数微波介质陶瓷研究越来越多，而中介电常数的体系较少，目前研究多的BaO-TiO2系、(&、Sn) TiO4系、BiNbO4系，但是由于介电损耗较大且相组成比较复杂，还需进一步研究。

发明内容
本发明的目的为了改进现有中介电微波介质陶瓷损耗大，相组成复杂等问题而提出了一种低损耗的Sm2O3-TW2系微波介质陶瓷；本发明的另一目的是提供了上述微波介质陶瓷的制备方法。本发明的技术方案为一种低损耗的Sm2O3-T^2系微波介质陶瓷，其特征在于其原料为Sm2O3> TiO2和SrCO3，其中Sm2O3和TiO2的摩尔比为1 1 3，SrCO3掺杂量为原料总质量的-9% ；介质陶瓷介电常数为40 75，品质因数为5000 25000。本发明还提供了上述微波介质陶瓷的制备方法，其具体步骤如下a)将Sm2O3和TiO2按摩尔比为1 1 3，SrCO3掺杂量为原料总质量(Sm2O3^TiO2 和SrCO3的总质量)的-9%配比称取原料，并球磨3 5小时，烘干；b)烘干的原料进行预烧处理，煅烧处理后的粉料随炉冷却，取出后继续二次球磨， 烘干；c) 二次球磨后烘干，加入粘结剂，研磨造粒压片成型；d)成型的生坯在1290 1450°C烧结成瓷，升温速率在2_4°C /min,保温3 6小时然后随炉冷却。其中步骤a)采取行星式球磨机湿法球磨；优选加入去离子水和玛瑙球；优选料 水球的质量比为1 1 2 1 3。优选步骤b)的预烧温度为900 1100°C ；升温速率为2 4°C /min ；保温时间 1 池。优选二次球磨时间为6 》1。步骤c)中的粘结剂优选为聚丙烯醇(PVA)或羧甲基纤维素钠(CMC)；粘结剂的加入量为为原料总质量的5% 10% ；研磨造粒1 2h，过80或120目筛，干压成型。有益效果本发明提供了一种新型的低损耗的适用于4-6GHZ微波频率的微波介质陶瓷体系，较优的介电常数为60-70间，高品质因素Q > 20000,比起相同介电常数的微波介质陶
3瓷，其品质因素相对比较高。本发明符合环保要求，无毒，对环境无污染。
具体实施例方式下面结合实例进一步说明本配方实施例1称取32. 3833gSm203、7. 4167gTi02、0. 2gSrC03、后，以 1 2 1 的料水球比，加入去离子水和玛瑙球，用行星磨湿法球磨3小时，烘干后经预烧900°C、保温2小时(在大气气氛中)，升温速率为2V Mn,随炉冷却，将预烧后的粉料进行二次球磨6小时(300r/min)， 烘干后加入占原料总质量的PVA的粘合剂，造粒研磨1小时，过80目的筛，将粉料压制成厚为3mm、直径为13mm的薄圆柱坯体，压力为lOMPa，将坯体在1300°C烧结成瓷，升温速率为3°C /min，保温时间为4h，，然后随炉冷却。对该微波介质陶瓷的测试结果如下将样品表面抛光，采用Agiligent 8722ET网络分析仪，根据HaWd-Coleman法测定介电常数ε r 和品质因数Q，最佳烧结温度下测定微波介电性能如下ε , = 60，Qf = 4014GHz (5. 705GHz)实施例2称取29.584185111203、10.015981102、0.485比03、后，以1 2 2 的料水球比，加入
去离子水和玛瑙球，用行星磨湿法球磨4小时，烘干后经预烧ΙΟΟΟ 、保温3小时(在大气气氛中)，升温速率为2. 5°C /min,随炉冷却，将预烧后的粉料进行二次球磨7小时(300r/ min)，烘干后加入占原料总质量的9% PVA的粘合剂，造粒研磨2. 5小时，过120目的筛，将粉料压制成厚为3mm、直径为13mm的薄圆柱坯体，压力为12MPa，将坯体在1450°C烧结成瓷， 升温速率为3. 50C /min，保温时间为4h，，然后随炉冷却。对该微波介质陶瓷的测试结果如下将样品表面抛光，采用Agiligent 8722ET网络分析仪，根据HaWd-Coleman法测定介电常数ε r和品质因数Q，最佳烧结温度下测定微波介电性能如下ε r = 67, Qf = 22488GHz (5. 584GHz)实施例3称取29.3272gSm203、9. 8728gTi02、0. 8gSrC03、后，以 1 2 2 的料水球比，加入去离子水和玛瑙球，用行星磨湿法球磨5小时，烘干后经预烧1100°C、保温3小时(在大气气氛中)，升温速率为3°C /min,随炉冷却，将预烧后的粉料进行二次球磨6小时(300r/min)， 烘干后加入占原料总质量的8% PVA的粘合剂，造粒研磨1. 5小时，过120目的筛，将粉料压制成厚为3mm、直径为13mm的薄圆柱坯体，压力为12MPa，将坯体在1450°C烧结成瓷，升温速率为3°C /min，保温时间为5h，然后随炉冷却。对该微波介质陶瓷的测试结果如下将样品表面抛光，采用Agiligent 8722ET网络分析仪，根据HaWd-Coleman法测定介电常数ε r和品质因数Q，最佳烧结温度下测定微波介电性能如下ε r = 66, Qf = 16014GHz (5. 625GHz)实施例4称取31.6481gSm203、7. 1519gTi02、l. 2gSrC03、后，以 1 2 2 的料水球比，加入去离子水和玛瑙球，用行星磨湿法球磨5小时，烘干后经预烧1050°C、保温2小时(在大气气氛中)，升温速率为4°C /min,随炉冷却，将预烧后的粉料进行二次球磨8小时(300r/min)， 烘干后加入占原料总质量的10% CMC的粘合剂，造粒研磨2小时，过80目的筛，将粉料压制成厚为3mm、直径为13mm的薄圆柱坯体，压力为lOMPa，将坯体在1310°C烧结成瓷，升温速率为4°C /min，保温时间为池，，然后随炉冷却。 对该微波介质陶瓷的测试结果如下将样品表面抛光，采用Agiligent 8722ET网络分析仪，根据HaWd-Coleman法测定介电常数ε r和品质因数Q，最佳烧结温度下测定微波介电性能如下ε r = 69, Qf = 5020GHz (5. 705GHz)。
权利要求
1.一种低损耗的Sm2O3-TiA系微波介质陶瓷，其特征在于其原料为Sm203、TiO2和 SrCO3，其中Sm2O3和TiO2的摩尔比为1 1 3，SrCO3掺杂量为原料总质量的1 % ；微波介质陶瓷介电常数为40 75，品质因数为5000 25000。
2.一种制备如权利要求1所述的微波介质陶瓷的方法，其具体步骤如下a)将Sm2O3和TW2按摩尔比为1 1 3，SrCO3掺杂量为原料总质量的1 % 的配比称取原料，并球磨3 5小时，烘干；b)烘干的原料进行预烧处理，煅烧处理后的粉料随炉冷却，取出后继续二次球磨，烘干；c)二次球磨后烘干，加入粘结剂，研磨造粒压片成型；d)成型的生坯在1290 1450°C烧结成瓷，升温速率在2-4°C/min，保温3 6小时然后随炉冷却。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤a)采取行星式球磨机湿法球磨，料 水球的质量比为1 1 2 1 3。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤b)预烧处理的温度为900 1100°C; 升温速率为2 4°C /min ；保温时间1 3h。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤b)二次球磨的时间为6 他。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤c)所述的粘结剂为聚丙烯醇或羧甲基纤维素钠；粘结剂的加入量为原料总质量的5% 10% ；研磨造粒1 2. 5h，过80目筛或 120目筛，干压成型。
全文摘要
本发明涉及一种低损耗的Sm2O3-TiO2系微波介质陶瓷及其制备方法。其特征在于该微波介质陶瓷的原料为Sm2O3、TiO2和SrCO3，其中Sm2O3和TiO2的摩尔比为1∶1～3，SrCO3掺杂量为原料总质量的1％-9％。其制备方法为先将各原料混合球磨并烘干，然后将烘干的原料进行预烧处理，再继续二次球磨，烘干；加入粘结剂，研磨造粒压片成型并烧结，得到低损耗的Sm2O3-TiO2系微波介质陶瓷。介质陶瓷介电常数为40～75，品质因数为5000～25000；比起相同介电常数的微波介质陶瓷，其品质因素相对比较高。本发明符合环保要求，无毒，对环境无污染。
文档编号C04B35/50GK102295457SQ20111000940
公开日2011年12月28日 申请日期2011年1月17日 优先权日2011年1月17日
发明者张其土, 王丽熙, 王哲飞, 肖瑗 申请人:南京工业大学