CN101805170A - 低温烧结锂基微波介电陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温烧结锂基微波介电陶瓷及其制备方法。介电陶瓷化学组成式为:Li2CoTi3-x-yZrxSnyO8;其中,0.00≤x≤1,0.00≤y≤2。将纯度为99.9%以上的Li2CO3、Co2O3、TiO2、SnO2和ZrO2的原始粉末按Li2CoTi3-x-yZrxSnyO8化学式称量配料,其中0.00≤x≤1,0.00≤y≤2;湿式球磨混合12-24小时,溶剂为蒸馏水,烘干后在900℃大气气氛中预烧4-8小时,然后在预烧粉末中添加粘结剂并造粒后,再压制成型,最后在950-1100℃大气气氛中烧结1-3小时。所述的粘结剂采用质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液,剂量占原始粉末总量的3%-15%。本发明陶瓷材料烧结温度低于1100℃,高频介电常数达到25~40,Q×f值高达24000-53000GHz,及谐振频率温度系数(τf)小良好。

Description

低温烧结锂基微波介电陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及介电陶瓷材料,特别涉及低温烧结锂基微波介电陶瓷及其制备方法。
背景技术
微波介电陶瓷是指应用于微波频段(主要是UHF、SHF频段)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷,在现代通讯中被广泛用作谐振器、滤波器、介质基片、介质导波回路等元器件,是现代通信技术的关键基础材料,已在便携式移动电话、汽车电话、无绳电话、电视卫星接受器、军事雷达等方面有着十分重要的应用,在现代通讯工具的小型化、集成化过程中正发挥着越来越大的作用。
应用于微波频段的介电陶瓷,应满足如下介电特性的要求:(1)高的相对介电常数εr以利于器件的小型化,一般要求εr≥20;(2)高的品质因数Q值或介质损耗tanδ以降低噪音,一般要求Qf≥3000;(3)谐振频率的温度系数τf尽可能小以保证器件具有好的热稳定性,一般要求-10/℃≤τf≤+10ppm/℃。国际上从20世纪30年代末就有人尝试将电介质材料应用于微波技术。
根据相对介电常数εr的大小与使用频段的不同,通常可将已被开发和正在开发的微波介质陶瓷分为3类。
(1)低εr和高Q值的微波介电陶瓷,主要是BaO-MgO-Ta2O5,BaO-ZnO-Ta2O5或BaO-MgO-Nb2O5,BaO-ZnO-Nb2O5系统或它们之间的复合系统MWDC材料。其εr=25~30,Q=(1~3)×104(在f≥10GHz下),τf≈0。主要应用于f≥8GHz的卫星直播等微波通信机中作为介质谐振器件。
(2)中等εr和Q值的微波介电陶瓷,主要是以BaTi4O9,Ba2Ti9O20和(Zr、Sn)TiO4等为基的MWDC材料,其εr=35-40,Q=(6~9)×103(在f=3~-4GHz下),τf≤5ppm/℃。主要用于4~8GHz频率范围内的微波军用雷达及通信系统中作为介质谐振器件。
(3)高εr而Q值较低的微波介电陶瓷,主要用于0.8~4GHz频率范围内民用移动通讯系统,这也是微波介电陶瓷研究的重点。80年代以来,Kolar、Kato等人相继发现并研究了类钙钛矿钨青铜型BaO-Ln2O3-TiO2系列(Ln=La,Sm,Nd,Pr等,简称BLT系)、复合钙钛矿结构CaO-Li2O-Ln2O3-TiO2系列、铅基系列材料、Ca1-xLn2x/3TiO3系等高εr微波介电陶瓷,其中BLT体系的BaO-Nd2O3-TiO2材料介电常数达到90,铅基系列(Pb,Ca)ZrO3介电常数达到105。)
随着信息技术的加速发展,移动通信系统向高频化、小型化、集成化、高可靠性方向发展,中等介电常数材料体系介电常数偏低,在保持Q值不降低的前提下很难满足进一步小型化的需求。而高介电常数材料体系主要是综合性能较差,Q·f值较小,很难满足高频化、高可靠性的发展需求。另外这些材料体系的烧结温度一般高于1300℃,不能直接与Ag、Cu等低熔点金属共烧形成多层陶瓷电容器。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有低损耗与良好的热稳定性,同时具有高频介电常数达到25~40,可在1100℃下烧结的介电陶瓷材料及其制备方法。
本发明的介电陶瓷材料由氧化物形式Li、Co、Ti、Sn和Zr组成,化学组成式为:Li2CoTi3-x-yZrxSnyO8;其中,0.00≤x≤1,0.00≤y≤2。
介电陶瓷材料制备方法为:
将纯度为99.9%以上的Li2CO3、Co2O3、TiO2、SnO2和ZrO2的原始粉末按Li2CoTi3-x-yZrxSnyO8化学式称量配料,其中0.00≤x≤1,0.00≤y≤2;湿式球磨混合12-24小时,溶剂为蒸馏水,烘干后在900℃大气气氛中预烧4-8小时,然后在预烧粉末中添加粘结剂并造粒后,再压制成型,最后在950-1100℃大气气氛中烧结1-3小时。所述的粘结剂采用质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液,剂量占原始粉末总量的3%-15%。
本发明陶瓷材料烧结温度低于1100℃,高频介电常数达到25~40,Q×f值高达24000-53000GHz,及谐振频率温度系数(τf)小良好。
附图说明
图1为本发明X射线衍射图。
图中:a曲线为Li2CoTi3O8(x=0,y=0时)的X射线衍射图,b曲线为Li2CoTiZrSnO8(x=1,y=1时)的X射线衍射图。
具体实施方式
实施例1:
介电陶瓷材料化学组成式为:Li2CoTi3O8
将纯度为99.9%以上的Li2CO3、Co2O3、TiO2、SnO2和ZrO2的原始粉末按Li2CoTi3O8化学式称量配料;湿式球磨混合12小时,溶剂为蒸馏水,烘干后在900℃大气气氛中预烧4小时,然后在预烧粉末中添加粘结剂并造粒后,再压制成型,最后在950℃大气气氛中烧结1小时;所述的粘结剂采用质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液,剂量占原始粉末总量的3%。
实施例2:
介电陶瓷材料化学组成式为:Li2CoTiZrSnO8
将纯度为99.9%以上的Li2CO3、Co2O3、TiO2、SnO2和ZrO2的原始粉末按Li2CoTiZrSnO8化学式称量配料;湿式球磨混合15小时,溶剂为蒸馏水,烘干后在900℃大气气氛中预烧5小时,然后在预烧粉末中添加粘结剂并造粒后,再压制成型,最后在1000℃大气气氛中烧结2小时;所述的粘结剂采用质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液,剂量占原始粉末总量的5%。
实施例3:
介电陶瓷材料化学组成式为:Li2CoZrSn2O8
将纯度为99.9%以上的Li2CO3、Co2O3、TiO2、SnO2和ZrO2的原始粉末按Li2CoZrSn2O8化学式称量配料;湿式球磨混合20小时,溶剂为蒸馏水,烘干后在900℃大气气氛中预烧6小时,然后在预烧粉末中添加粘结剂并造粒后,再压制成型,最后在1080℃大气气氛中烧结2小时;所述的粘结剂采用质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液,剂量占原始粉末总量的12%。
实施例4:
介电陶瓷材料化学组成式为:Li2CoTi2Zr0.5Sn0.5O8
将纯度为99.9%以上的Li2CO3、Co2O3、TiO2、SnO2和ZrO2的原始粉末按Li2CoTi2Zr0.5Sn0.5O8化学式称量配料;湿式球磨混合22小时,溶剂为蒸馏水,烘干后在900℃大气气氛中预烧4-8小时,然后在预烧粉末中添加粘结剂并造粒后,再压制成型,最后在975℃大气气氛中烧结3小时;所述的粘结剂采用质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液,剂量占原始粉末总量的8%。
实施例5:
介电陶瓷材料化学组成式为:Li2CoTi2Zr0.75Sn0.25O8
将纯度为99.9%以上的Li2CO3、Co2O3、TiO2、SnO2和ZrO2的原始粉末按Li2CoTi2Zr0.75Sn0.25O8化学式称量配料;湿式球磨混合24小时,溶剂为蒸馏水,烘干后在900℃大气气氛中预烧8小时,然后在预烧粉末中添加粘结剂并造粒后,再压制成型,最后在1025℃大气气氛中烧结3小时;所述的粘结剂采用质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液,剂量占原始粉末总量的15%。
表1示出了构成本发明的各成分含量的5个具体实例及其微波介电性能。用粉末X射线衍射法对烧结后的陶瓷试样进行物相分析,图1(a,b)为实施例1与2的X射线衍射图谱,而用圆柱介质谐振器法进行微波介电性能的评价。
本陶瓷可广泛用于各种介质谐振起器、滤波器等微波器件的制造,可满足移动通信、卫星通信等系统的技术需要。
表1:
实施例 x y 分子式   烧结温度(℃) εr   Qf(GHz)   τf(ppm/℃)
  1   0   0   Li2CoTi3O8   950   30   53000   -5
  2   1   1   Li2CoTiZrSnO8   1000   40   33000   2
  3   1   2   Li2CoZrSn2O8   1080   36   24000   8
  4   0.5   0.5   Li2CoTi2Zr0.5Sn0.5O8   975   25   47000   -1
  5   0.75   0.25   Li2CoTi2Zr0.75Sn0.25O8   1025   27   45000   0

Claims (2)

1.一种介电陶瓷,其特征在于介电陶瓷的化学组成式为:Li2CoTi3-x-yZrxSnyO8;其中,0.00≤x≤1,0.00≤y≤2。
2.根据权利要求1所述的介电陶瓷的制备方法,其特征在于具体步骤为:
将纯度为99.9%以上的Li2CO3、Co2O3、TiO2、SnO2和ZrO2的原始粉末按Li2CoTi3-x-yZrxSnyO8化学式称量配料,其中0.00≤x≤1,0.00≤y≤2;湿式球磨混合12-24小时,溶剂为蒸馏水,烘干后在900℃大气气氛中预烧4-8小时,然后在预烧粉末中添加粘结剂并造粒后,再压制成型,最后在950-1100℃大气气氛中烧结1-3小时;所述的粘结剂为质量浓度为5%的聚乙烯醇溶液,剂量占原始粉末总量的3%-15%。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102503375A (zh) * 2011-09-30 2012-06-20 桂林理工大学 可低温烧结微波介电陶瓷LiBa3-xSrxSb3Ti5O21及其制备方法
CN107382305A (zh) * 2017-07-14 2017-11-24 电子科技大学 微波介质陶瓷材料及制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1524792A (zh) * 2003-02-28 2004-09-01 新加坡纳米材料科技有限公司 一种制备各种晶态钙钛矿类化合物粉体的方法
CN1887792A (zh) * 2006-07-14 2007-01-03 镇江蓝宝石电子实业有限公司 一种降低(Zr0.8Sn0.2)TiO4陶瓷烧结温度的方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1524792A (zh) * 2003-02-28 2004-09-01 新加坡纳米材料科技有限公司 一种制备各种晶态钙钛矿类化合物粉体的方法
CN1887792A (zh) * 2006-07-14 2007-01-03 镇江蓝宝石电子实业有限公司 一种降低(Zr0.8Sn0.2)TiO4陶瓷烧结温度的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《硅酸盐学报》 20081231 杨秀玲等 "添加剂对0.95 MgTiO3-0.05CaTiO3陶瓷性能的影响" 第36卷, 第12期 2 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102503375A (zh) * 2011-09-30 2012-06-20 桂林理工大学 可低温烧结微波介电陶瓷LiBa3-xSrxSb3Ti5O21及其制备方法
CN102503375B (zh) * 2011-09-30 2013-05-29 桂林理工大学 可低温烧结微波介电陶瓷LiBa3-xSrxSb3Ti5O21及其制备方法
CN107382305A (zh) * 2017-07-14 2017-11-24 电子科技大学 微波介质陶瓷材料及制备方法
CN107382305B (zh) * 2017-07-14 2020-10-27 电子科技大学 微波介质陶瓷材料及制备方法

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