CN105000881A - 一种铌酸盐中介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法 - Google Patents

一种铌酸盐中介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法 Download PDF

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孙浩
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Abstract

本发明公开了一种铌酸盐中介电常数微波介质陶瓷材料，其目标合成物表达式为Zn0.9Co0.1ZrNb2O8。采用固相方法，先将化学原料ZnO、ZrO2、CoO和Nb2O5分别按Zn0.9Co0.1ZrNb2O8化学计量比称量配料；通过球磨、烘干、过筛后于900℃预烧，合成前驱体；再添加聚乙烯醇、球磨、烘干、过筛、压制成型为坯体，坯体于1160℃～1320℃烧结，制成具有中介电常数的微波介质陶瓷材料。本发明的介电常数为27.17～28.04，Q×f为58,533～68,615GHz，谐振频率温度系数为-75.40～-54.60×10-6/℃；本发明工艺简单，过程无污染，具有广阔的应用前景。

Description

一种铌酸盐中介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法
技术领域
本发明属于一种以成分为特征的陶瓷组合物，尤其涉及一种以Zn0.9Co0.1ZrNb2O8为化学式的新型中介电常数微波介质陶瓷材料及其制备方法。
背景技术
随着电子陶瓷材料的不断发展，为满足不同的应用，各种性能优异的新体系材料也不断涌现。铌酸盐系陶瓷材料以其优异的介电性能近年来受到了研究者的广泛关注，针对不同体系，不同性能，国内外研究者开展了大量的研究工作，已取得不同程度的进展。本发明采用传统固相法，制备出了Zn0.9Co0.1ZrNb2O8微波介质陶瓷，并测试了其微波介电性能。Zn0.9Co0.1ZrNb2O8的结构及其性能国内外还未见报道。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种新型Zn0.9Co0.1ZrNb2O8结构的中介电常数铌酸盐微波介质陶瓷材料及其制备方法。
本发明通过如下技术方案予以实现。
一种铌酸盐中介电常数微波介质陶瓷材料，其目标合成物表达式为Zn0.9Co0.1ZrNb2O8；
该微波介质陶瓷材料的制备方法，具有如下步骤：
(1)将化学原料ZnO、ZrO2、CoO和Nb2O5分别按Zn0.9Co0.1ZrNb2O8化学计量比称量配料；
(2)将步骤(1)配置好的化学原料混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨4～8小时，再将球磨后的原料放入干燥箱中烘干，过筛；
(3)将步骤(2)过筛后混合均匀的粉料于900℃预烧，保温2～6小时，合成前驱体；
(4)在步骤(3)的前驱体中添加质量百分数为0.65～0.85％聚乙烯醇，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨8～15小时，烘干后过筛，再用粉末压片机压力成型为坯体；
(5)将步骤(4)的坯体于1160℃～1320℃烧结，保温2～8小时，制成具有中介电常数的微波介质陶瓷材料；
(6)采用网络分析仪测试微波介质陶瓷材料的微波介电性能。
所述步骤(1)化学原料ZnO、ZrO2、CoO和Nb2O5的纯度大于99.9％。
所述步骤(2)采用行星式球磨机进行球磨，球磨机转速为400转/分。
所述步骤(4)的粉末压片机以2～4MPa的压力成型，坯体直径为10mm，厚度为5mm。
所述步骤(5)的烧结温度为1240℃。
本发明以ZnO,ZrO2,CoO和Nb2O5为原料，通过简单固相法制备了一种新型的微波介质陶瓷材料Zn0.9Co0.1ZrNb2O8，其烧结温度为1160～1320℃，介电常数为27.17～28.04，Q×f为58,533～68,615GHz，谐振频率温度系数为-75.40～-54.60×10-6/℃。此外，本发明工艺简单，过程无污染，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面通过具体实施实例对本发明做进一步描述。
本发明采用纯度大于99.9％的化学原料ZnO、ZrO2、CoO和Nb2O5，通过传统固相法制备微波介质陶瓷。具体实施步骤如下：
(1)将化学原料ZnO,、ZrO2,、CoO和Nb2O5分别按Zn0.9Co0.1ZrNb2O8化学计量比称量配料；
(2)将所配置的原料混合后加入球磨罐中，球磨6小时，采用行星式球磨机进行球磨，球磨机转速为400转/分；再将球磨后的原料放入红外干燥箱中烘干、过筛；
(3)将过筛后混合均匀的粉料于900℃预烧，保温4小时，合成前驱体；
(4)在合成的前驱体中加入质量分数为0.85％聚乙烯醇，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水球磨10小时烘干并过筛；再用粉末压片机以6MPa的压力压成Φ10mm×5mm的圆柱形坯体；
(5)将坯体在1160℃～1320℃烧结，保温6小时；
(6)采用网络分析仪测试实施例中制品的微波介电性能。
具体实施例的烧结温度与其相关的介电性能测试结果，详见表1。
表1
本发明并不局限于上述实施例，很多细节的变化时可能的，但这并不因此违背本发明的范围和精神。

Claims (5)

1.一种铌酸盐中介电常数微波介质陶瓷材料，其目标合成物表达式为Zn0.9Co0.1ZrNb2O8；
该微波介质陶瓷材料的制备方法，具有如下步骤：
(1)将化学原料ZnO、ZrO2、CoO和Nb2O5分别按Zn0.9Co0.1ZrNb2O8化学计量比称量配料；
(2)将步骤(1)配置好的化学原料混合，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨4～8小时，再将球磨后的原料放入干燥箱中烘干，过筛；
(3)将步骤(2)过筛后混合均匀的粉料于900℃预烧，保温2～6小时，合成前驱体；
(4)在步骤(3)的前驱体中添加质量百分数为0.65～0.85％聚乙烯醇，放入球磨罐中，加入氧化锆球和去离子水，球磨8～15小时，烘干后过筛，再用粉末压片机压力成型为坯体；
(5)将步骤(4)的坯体于1160℃～1320℃烧结，保温2～8小时，制成具有中介电常数的微波介质陶瓷材料；
(6)采用网络分析仪测试微波介质陶瓷材料的微波介电性能。
2.根据权利要求1所述的一种铌酸盐中介电常数微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述步骤(1)化学原料ZnO、ZrO2、CoO和Nb2O5的纯度大于99.9％。
3.根据权利要求1所述的一种铌酸盐中介电常数微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述步骤(2)采用行星式球磨机进行球磨，球磨机转速为400转/分。
4.根据权利要求1所述的一种铌酸盐中介电常数微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述步骤(4)的粉末压片机以2～4MPa的压力成型，坯体直径为10mm，厚度为5mm。
5.根据权利要求1所述的一种铌酸盐中介电常数微波介质陶瓷材料，其特征在于，所述步骤(5)的烧结温度为1240℃。
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