CN103193478B - 低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷，用通式0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3-3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe2O3-xwt.%V2O5表示的材料组成，式中x的取值为0.5～3.0。本发明低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷的烧结温度可降至900～975℃,克服了陶瓷材料谐振频率温度系数偏大的缺点，保证了材料的温度稳定性。本发明制备方法所用原料丰富、成本低廉，有利于工业化生产，可广泛应用于低温共烧陶瓷系统、GPS天线、无限局域网用滤波器、多层介质谐振器等微波器件的制造。

Description

低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明属于电子陶瓷及其制造技术领域，涉及一种微波介质材料，特别是一种低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷及其制备方法。
背景技术
微波介质陶瓷是指应用于微波频段（300MHz～300GHz）电路中作为介质材料完成一种或多种功能的陶瓷材料。理想微波介质陶瓷具有合适的介电常数（εr）、高品质因数（Q×f）和趋于零的谐振频率温度系数（τf）。用微波介质陶瓷制作的谐振器、滤波器、微波集成电路基片等元器件，在移动通信、无线局域网、军事通信等现代通信技术中得到了广泛应用。随着现代通信设备向小型化、集成化、高可靠性和低成本化方向发展，以低温共烧陶瓷（Low temperature co-fired ceramic,简称LTCC）技术为基础的多层结构设计是实现元器件微型化的重要途径。LTCC技术除要求微波介质材料具有良好微波介电性能外，还要求其能够与高电导率、低熔点贱金属Ag（960℃）电极匹配共烧。此外，随着通信设备运行频率的不断提高，系统损耗和发热量随之增大，系统稳定性逐渐变差。为克服频率拓宽带来的众多问题，亟需开发高Q值和谐振频率的低、中εr（15≤εr≤25）与近零τf值的微波介质材料。
尖晶石结构正钛酸镁(Mg2TiO4)具有优异的微波介电性能（εr=14，Qxf=150000GHz,τf=-50ppm/℃）,其原料丰富、成本低廉，是一种很有发展前景的低εr、高Q值高频用微波介质材料，但其存在烧结温度高（1450℃）与具有较大负τf值（-50ppm/℃），从而限制了其进一步商用化。因此，降低烧结温度并改善其τf值有利于实现Mg2TiO4基介质陶瓷的实际应用。Belous等，报道了等价的Co替代Mg对Mg2TiO4基陶瓷微结构与微波介电性能的影响，即0.93[0.99Mg2TiO4-0.01Co2TiO4]+0.07CaTiO3陶瓷，其εr=17、Qxf=105000GHz、τf=5ppm/℃。Huang等通过A、B位取代提高了(Mg1-xAx)2(Ti1-yBy)O4(A=Zn、Mn、Co,B=Sn)基陶瓷的品质因数Q×f值，改善了其烧结特性（可使其烧结温度降低约100℃）并选用具有正谐振频率温度系数材料有效调控了其τf值。吕文中等通过添加ZnNb2O6来改善Mg2TiO4-CaTiO3基陶瓷的烧结性能。Huang等添加0.5wt%B2O3可将0.92(Mg0.95Co0.05)2TiO4-0.08(Ca0.8Sr0.2)TiO3复合陶瓷烧结温度降至1200℃,同时具有良好微波介电性能（εr=18.1，Qxf=95000GHz,τf=-5ppm/℃）。以上研究表明Mg2TiO4基材料谐振频率得到了有效调控，但烧结温度仍高达1200℃，无法与银电极材料共烧，限制了材料的应用。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题在于克服上述陶瓷材料烧结温度高的缺点，提供一种烧结温度低且同时保持其优异微波介电性能的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。
本发明所要解决的另一个技术问题在于为上述低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷提供一种制备方法。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：该低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷用通式0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3-3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe2O3-xwt.%V2O5表示的材料组成，式中x的取值为0.5～3.0。
本发明x的取值最佳为1.5。
上述低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷的制备方法由下述步骤组成：
1、制备(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉
按(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4的化学计量比称取原料MgO、ZnO、TiO2和SnO2，将原料与玛瑙球、无水乙醇按质量比为1∶2∶2装入尼龙球磨罐中，充分混合球磨6小时，80～100℃干燥，1150℃预烧3小时，制备成(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉。
2、制备(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉
按(Ca0.8Sr0.2)TiO3的化学计量比称取原料CaCO3、SrCO3和TiO2，将原料与玛瑙球、无水乙醇按质量比为1∶2∶2装入尼龙球磨罐中，充分混合球磨6小时，80～100℃干燥，1100℃预烧3小时，制备成(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉。
3、制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷
按0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3-3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe2O3-xwt.%V2O5的化学计量比称取原料(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉、(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉、LiF、Fe2O3和V2O5，装入尼龙球磨罐中，加入玛瑙球和无水乙醇，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1∶2∶2，充分混合球磨6小时，干燥，加入原料质量5%的质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，造粒，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯900～975℃烧结3～10小时，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。
本发明的制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷步骤3中，将生坯最佳在950℃烧结5小时。
本发明通过在正钛酸镁基复合陶瓷中引入烧结助剂LiF-Fe2O3-V2O5，将0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3基复合陶瓷烧结温度从1325℃降至950℃，同时保持了优异的微波介电性能,从而使该材料与银电极共烧成为可能。这种低温烧结微波介质陶瓷所用原料来源丰富、成本低廉，可广泛应用于低温共烧陶瓷系统，GPS天线、无限局域网用滤波器、多层介质谐振器等微波器件的制造。
附图说明
图1是实施例1制备的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷的扫描电镜图。
图2是实施例1制备的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷的X射线粉末衍射图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
以制备0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3-3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe2O3-1.5wt.%V2O5表示的复合陶瓷材料为例，所用原料及制备方法如下：
1、制备(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉
按(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4的化学计量比称取原料MgO4.285g、ZnO0.455g、TiO23.574g和SnO21.686g，装入尼龙球磨罐中，加入20g玛瑙球、20g无水乙醇，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1∶2∶2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80～100℃干燥4小时，装入刚玉坩埚中1150℃预烧3小时，制备成(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉。
2、制备(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉
按(Ca0.8Sr0.2)TiO3的化学计量比称取原料CaCO34.226g、SrCO31.558g和TiO24.216g，装入尼龙球磨罐中，加入玛瑙球20g、无水乙醇20g，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1∶2∶2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80～100℃干燥4小时，装入刚玉坩埚中1100℃预烧3小时，制备成(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉。
3、制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷
按0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3-3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe2O3-1.5wt.%V2O5的化学计量比称取原料(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉9.123g、(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉0.877g、LiF0.03g、Fe2O30.008g和V2O50.015g，装入尼龙球磨罐中，(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉与(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉的摩尔比为9∶1，LiF、Fe2O3和V2O5的加入量分别是(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉与(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉总质量的3.0%、0.8%、1.5%，加入玛瑙球20g和无水乙醇20g，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1∶2∶2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80～100℃干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯于950℃烧结5小时，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。
所制备的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷采用Quantan200(Holand)型环境扫描电子显微镜及RagukuD/Max2550(Japan)型X射线衍射仪进行表征，结果见图1和图2。由图1可见，所制备的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷由明暗不同的两种晶粒组成。由图2可见，所制备的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷由钙钛矿结构的(Ca0.8Sr0.2)TiO3相与尖晶石结构的(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4相以及少量的第二相Ca5Mg4(VO4)6所组成。
实施例2
以制备0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3-3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe2O3-0.5wt.%V2O5表示的复合陶瓷材料为例，所用原料及制备方法如下：
在实施例1的制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷步骤3中，按0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3-3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe2O3-0.5wt.%V2O5的化学计量比称取原料(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉9.123g、(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉0.877g、LiF0.03g、Fe2O30.008g和V2O50.005g，装入尼龙球磨罐中，(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉与(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉的摩尔比为9∶1，LiF、Fe2O3和V2O5的加入量分别是(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉与(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉总质量的3.0%、0.8%、0.5%，加入玛瑙球20g和无水乙醇20g，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1∶2∶2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80～100℃干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯于950℃烧结5小时。其他步骤与实施例1相同，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。
实施例3
以制备0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3-3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe2O3-3.0wt.%V2O5表示的复合陶瓷材料为例，所用原料及制备方法如下：
在实施例1的制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷步骤3中，按0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3-3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe2O3-3.0wt.%V2O5的化学计量比称取原料(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉9.123g、(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉0.877g、LiF0.03g、Fe2O30.008g和V2O50.03g，装入尼龙球磨罐中，(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉与(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉的摩尔比为9∶1，LiF、Fe2O3和V2O5的加入量分别是(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉与(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉总质量的3.0%、0.8%、3.0%，加入玛瑙球20g和无水乙醇20g，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1∶2∶2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80～100℃干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯于950℃烧结5小时。其他步骤与实施例1相同，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。
实施例4
在实施例1的制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷步骤3中，按0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3-3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe2O3-1.5wt.%V2O5的化学计量比称取原料(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉9.123g、(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉0.877g、LiF0.03g、Fe2O30.008g和V2O50.015g，装入尼龙球磨罐中，(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉与(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉的摩尔比为9∶1，LiF、Fe2O3和V2O5的加入量分别是(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉与(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉总质量的3.0%、0.8%、1.5%，加入玛瑙球20g和无水乙醇20g，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1∶2∶2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80～100℃干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯于900℃烧结5小时。其他步骤与实施例1相同，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。
实施例5
在实施例1的制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷步骤3中，按0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3-3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe2O3-1.5wt.%V2O5的化学计量比称取原料(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉9.123g、(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉0.877g、LiF0.03g、Fe2O30.008g和V2O50.015g，装入尼龙球磨罐中，(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉与(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉的摩尔比为9∶1，LiF、Fe2O3和V2O5的加入量分别是(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉与(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉总质量的3.0%、0.8%、1.5%，加入玛瑙球20g和无水乙醇20g，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1∶2∶2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80～100℃干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯于925℃烧结5小时。其他步骤与实施例1相同，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。
实施例6
在实施例1的制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷步骤3中，按0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3-3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe2O3-1.5wt.%V2O5的化学计量比称取原料(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉9.123g、(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉0.877g、LiF0.03g、Fe2O30.008g和V2O50.015g，装入尼龙球磨罐中，(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉与(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉的摩尔比为9∶1，LiF、Fe2O3和V2O5的加入量分别是(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉与(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉总质量的3.0%、0.8%、1.5%，加入玛瑙球20g和无水乙醇20g，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1∶2∶2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80～100℃干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯于975℃烧结5小时。其他步骤与实施例1相同，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。
实施例7
在实施例1的制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷步骤3中，按0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3-3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe2O3-1.5wt.%V2O5的化学计量比称取原料(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉9.123g、(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉0.877g、LiF0.03g、Fe2O30.008g和V2O50.015g，装入尼龙球磨罐中，(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉与(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉的摩尔比为9∶1，LiF、Fe2O3和V2O5的加入量分别是(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉与(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉总质量的3.0%、0.8%、1.5%，加入玛瑙球20g和无水乙醇20g，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1∶2∶2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80～100℃干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯于950℃烧结3小时。其他步骤与实施例1相同，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。
实施例8
在实施例1的制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷步骤3中，按0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3-3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe2O3-1.5wt.%V2O5的化学计量比称取原料(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉9.123g、(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉0.877g、LiF0.003g、Fe2O30.008g和V2O50.015g，装入尼龙球磨罐中，(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉与(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉的摩尔比为9∶1，LiF、Fe2O3和V2O5的加入量分别是(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉与(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉总质量的3.0%、0.8%、1.5%，加入玛瑙球20g和无水乙醇20g，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1∶2∶2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80～100℃干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯于950℃烧结10小时。其他步骤与实施例1相同，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。
对比实施例1
以制备0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3表示的复合陶瓷材料为例，所用原料及制备方法如下：
按0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3的摩尔比称取(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉0.877g和(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉9.123g，装入尼龙球磨罐中，加入玛瑙球20g、无水乙醇20g，预烧粉与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1∶2∶2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80～100℃干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，造粒，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯于1275℃烧结5小时，制备成正钛酸镁基复合陶瓷。(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉和(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉的制备方法与实施例1相同。
对比实施例2
在对比实施例1中，按0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3的摩尔比称取(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉0.877g和(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉9.123g，装入尼龙球磨罐中，加入玛瑙球20g、无水乙醇20g，预烧粉与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1∶2∶2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80～100℃干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，造粒，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯于1300℃烧结5小时，制备成正钛酸镁基复合陶瓷。(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉和(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉的制备方法与实施例1相同。
对比实施例3
在对比实施例1中，按0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3的摩尔比称取(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉0.877g和(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉9.123g，装入尼龙球磨罐中，加入玛瑙球20g、无水乙醇20g，预烧粉与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1∶2∶2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80～100℃干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，造粒，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯于1325℃烧结5小时，制备成正钛酸镁基复合陶瓷。(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉和(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉的制备方法与实施例1相同。
对比实施例4
在对比实施例1中，按0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3的摩尔比称取(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉0.877g和(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉9.123g，装入尼龙球磨罐中，加入玛瑙球20g、无水乙醇20g，预烧粉与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1∶2∶2，用行星球磨机球磨6小时，转速为360转/分钟，置于烘箱内80～100℃干燥4小时，加入0.5g质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，造粒，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯于1350℃烧结5小时，制备成正钛酸镁基复合陶瓷。(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉和(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉的制备方法与实施例1相同。
为了证明本发明的有益效果，发明人采用闭腔谐振法，用ZVB20矢量网络分析仪(由德国罗德＆施瓦茨公司生产),对实施例1～8制备的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷、对比实施例1～4制备的正钛酸镁基复合陶瓷进行微波介电性能测试，样品的谐振频率温度系数在20～80℃温度范围内测试，TE01δ谐振模的频率在7.5～9.5GHz范围内,测试结果与公开号为CN102815937A、发明名称为“一种MgTiO3基介质陶瓷及其制备方法”中实施例1制备的MgTiO3基介质陶瓷（1.5wt.%AST-MgTiO3基介质陶瓷）、现有文献报道的(Mg0.95Ca0.05)TiO3+5mol.%V2O5（Effect of additives on microwavedielectric properties in low-temperature firing(Mg,Ca)TiO3based ceramics,Ferroelrctrics.,201:255-62,1997.）、0.86Mg2TiO4-0.14CaTiO3-4wt.%ZnNbO6（Microwave dielectric properties of the(1-x)Mg2TiO4–xCaTiO3–y wt.%ZnNb2O6ceramics system,Ceram.Int.,37:1515–9,2011.）、(Mg0.95Ca0.05)TiO3+10wt.LBS（PhaseEvolution and Dielectric Properties of MgTiO3–CaTiO3-Based Ceramic Sinteredwith Lithium Borosilicate Glass for Application to Low Temperature Co-FiredCeramics,J.Am.Ceram.Soc.,88:2461–5,2005.）陶瓷材料的微波介电性能进行比较，结果见表1。
表1不同陶瓷材料的微波介电性能对比表
Figure BDA00003048976600091
注：表中*为样品的损耗值tgδ。
由表1可见，对比实施例1～4制备的正钛酸镁基复合陶瓷中未添加烧结助剂，其烧结温度较高，为1275～1350℃；实施例1～8制备的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷中添加了烧结助剂LiF-Fe2O3-V2O5，其烧结温度明显降低，为900～975℃，同时介电性能与对比实施例相比基本没有变差。实施例制备的1～8的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷的烧结温度比报道的1.5wt.%AST-MgTiO3基介质陶瓷、0.86Mg2TiO4-0.14CaTiO3-4wt.%ZnNbO6陶瓷的烧结温度都低，微波介电性能相当，与(Mg0.95Ca0.05)TiO3+5mol.%V2O5和(Mg0.95Ca0.05)TiO3+10wt.LBS相比，烧结温度差别不大，但Q×f值高2倍多。
发明人将实施例1制备的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷与Dupont公司型号为951产品、Kyocera公司型号为JIB62产品、NEC公司型号为MLS-41产品、Kyocera公司型号为GCS2000产品的微波介电性能进行比较，结果见表2。
表2本发明低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷与已有商用产品介电性能对比表
εr Q×f tgδ |τf|
Dupont(951) 7.8(3GHz) 500GHz(3GHz) 0.006(3GHz) ≤10
Kyocera(JIB62) 18.7(2GHz) 8000GHz(2GHz) 0.00025(2GHz) ≤10
NEC(MLS-41) 19.0(2.4GHz) 500GHz(2.4GHz) 0.0048(2.4GHz) ≤10
Amkor(GCS2000) 18.0(10GHz) 1700GHz(10GHz) 0.006(10GHz) ≤10
实施例1 16.3(8.3GHz) 30780GHz(8.3GHz) 0.00027(8.3GHz) 10
由表2可见，本发明低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷的Q×f值（谐振频率f为8.3GHz）比Dupont公司的951产品高60多倍、比Kyocera公司的JIB62产品高4倍多，可广泛应用于低温共烧陶瓷系统,GPS天线、无限局域网用滤波器等微波器件的制造。

Claims (4)

1.一种低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷，其特征在于：该复合陶瓷用通式0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3-3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe2O3-xwt.%V2O5表示的材料组成，式中x的取值为0.5～3.0，其中3.0wt.%、0.8wt.%、x wt.%是指相应物质LiF、Fe2O3、V2O5分别占0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3的质量百分比。
2.根据权利要求1所述的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷，其特征在于：所述通式中x的取值为1.5。
3.一种权利要求1低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷的制备方法，其特征在于它由下述步骤组成：
（1）制备(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉
按(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4的化学计量比称取原料MgO、ZnO、TiO2和SnO2，将原料与玛瑙球、无水乙醇按质量比为1∶2∶2装入尼龙球磨罐中，充分混合球磨6小时，80～100℃干燥，1150℃预烧3小时，制备成(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉；
（2）制备(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉
按(Ca0.8Sr0.2)TiO3的化学计量比称取原料CaCO3、SrCO3和TiO2，将原料与玛瑙球、无水乙醇按质量比为1∶2∶2装入尼龙球磨罐中，充分混合球磨6小时，80～100℃干燥，1100℃预烧3小时，制备成(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉；
（3）制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷
按0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3-3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe2O3-xwt.%V2O5的化学计量比称取原料(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉、(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉、LiF、Fe2O3和V2O5，装入尼龙球磨罐中，加入玛瑙球和无水乙醇，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1∶2∶2，充分混合球磨6小时，干燥，加入原料质量5%的质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，造粒，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯900～975℃烧结3～10小时，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。
4.根据权利要求3所述的低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷的制备方法，其特征在于：所述的制备低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷步骤（3）中，按0.9(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4-0.1(Ca0.8Sr0.2)TiO3-3.0wt.%LiF-0.8wt.%Fe2O3-xwt.%V2O5的化学计量比称取原料(Mg0.95Zn0.05)2(Ti0.8Sn0.2)O4预烧粉、(Ca0.8Sr0.2)TiO3预烧粉、LiF、Fe2O3和V2O5，装入尼龙球磨罐中，加入玛瑙球和无水乙醇，原料与玛瑙球、无水乙醇的质量比为1∶2∶2，充分混合球磨6小时，干燥，加入原料质量5%的质量分数为5%的聚乙烯醇水溶液，造粒，过120目筛，用粉末压片机在4MPa压力下压制成直径为10mm、厚度为5mm的圆柱形生坯，将生坯950℃烧结5小时，制备成低温烧结正钛酸镁基复合陶瓷。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104230328B (zh) * 2014-08-19 2016-01-13 浙江大学 一种中温烧结低介微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN104311019B (zh) * 2014-10-12 2016-01-13 桂林理工大学 一种温度稳定型超低介电常数微波介电陶瓷及其制备方法
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CN111170734B (zh) * 2020-01-07 2022-04-01 山东国瓷功能材料股份有限公司 一种滤波器用两相复合微波介质陶瓷材料及其制备方法
CN111747745A (zh) * 2020-05-20 2020-10-09 四会市康荣新材料有限公司 一种5g滤波器用介质粉体及其制备方法
CN114075070A (zh) * 2020-08-13 2022-02-22 华为技术有限公司 一种复相微波陶瓷材料及其制作方法和电子器件
CN112979304B (zh) * 2021-04-25 2021-08-27 北京中科三环高技术股份有限公司 一种微波介质陶瓷及其制备方法与微波器件

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS598923B2 (ja) * 1977-11-15 1984-02-28 株式会社村田製作所 誘電体磁器組成物
KR100289045B1 (ko) * 1998-09-11 2001-05-02 이계철 마이크로파용 mgtio₃-catio₃계 유전체 세라믹 조성물 및 이를 이용한 유전체 세라믹 제조방법
CN100429173C (zh) * 2005-07-04 2008-10-29 浙江大学 低温烧结(Ca,Mg)TiO3系微波介质陶瓷及制备工艺
CN101811867A (zh) * 2010-03-11 2010-08-25 西北工业大学 钛酸锶钡-钛酸镁陶瓷的制备方法

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